Brevet FR2609136A1 — publié le 19880701

La présente invention concerne un ensemble réducteur éga- lisateur de couple permettant, à partir de deux arbres moteurs connectés au mécanisme, d'entrainer des hélices contrarotati- ves en leur fournissant le même couple tout en adaptant leurs régimes de rotation. Les hélices sont couramment utilisées sur des engins pour leur propulsion, leur sustentation et pour des-générateurs afin de convertir le débit d'un fluide en énergie électrique. L'utilisation d'hélices contrarotatives est,on le sait, avantageuse car elles n'engendrent q'une réaction de couple de renversement moindre sur. la-structure qui les supporte ce qui n'est pas le cas sur les engins mono-hélice. La différence de comportement que l'on constate sur deux hélices coaxiales tient du fait que les caractéristiques ciné- matiques du fluide changent pour l'hélice aval au passage de l'hélice amont. Les solutions jusqu'alors apportées pour rédui- re la différence de couple entre les deux moyeux d'hélices sont les suivantes: - contr8le indépendant du pas des pales - régimes de rotation différents et prédéterminés - utilisation de diamêtres inégaux espacement entre les plans de rotation - choix approprié du vrillage des pales ces paliatifs prit indépendament ou en combinaison ne font que déplacer le problême de couple des moyeux vers le groupe moteur en mettant en oeuvre des solutions empiriques et des mécanismes complexes. Le brevet no 1.497.099 delivré en france, dans sa deuxième partie, d4crit un mécanisme équilibrant automatiquement les: couples sur des hélices contrarotatives par l'adaptation d'un différentiel, du type employé.sur les éssieux des véhicules automobiles,comprenant un arbre d'entrée et deux arbres de sbr- tie. Pour qui en a parfaitement assimilé la cinématique il se compose:d'un-différentiel classique à pignons coniques dont l'une des sorties est inversée et est rendue coaxiale à l'autre par l'intermédiaire d'une cascade de trois pignons coniques dont la fixité de l'axe du pignon intermédiaire est indispensa- ble pour rendre cette dernière sortie contrarotative La demande de brevet français n 2.406.565 décrit le même mécanisme comportant une entrée:perpendiculaire à l'axe des moyeux contrarotatifs et dont les renvois inverseurs sont soit internes, soit externes. Les principes cités ci-dessus fonctionnent mais ont l'in- convénient, ne disposant que d'une seule entrée motrice, d'avoir une chaine cinématique surabondante, de mettre en oeu- vre des pignons coniques qui réclament une exécution précise et de ne pas inclure un mécanisme réducteur généralement néces- saire. L'invention dont la description va suivre assure par ses constituants de base la fonction de réducteur contrarotatif et intègre, grâce à son originalité, le mécanisme égalisateur de couple; ce dernier effet s'obtient en reliant entre eux deux éléments fonctionnels semblables des réducteurs qui sont: soit les planétaires internes ou externes, soit les porte-satellites. Plus précisément, l'invention concerne un égalisateur de couple pour arbres contrarotatifs du type incorporant deux ré- ducteurs, à trains planétaires,coaxiaux se composant d'arbres entrée contrarotatifs, de roues planétaires et externes, de pignons satellites, de porte-satellites et d'arbres de sortie contrarotatifs; caractérisé en ce que ses roues planétaires externes sont rendues solidaires l'une de l'autre en rotation assurant ainsi, pour les arbres de sortie liés aux porte-sa- tellites, l'équilibre des couples; les arbres d'entrée étant reliés aux planétaires internes. Dans une première variante ce sont les porte-satelli- tes qui sont rendus solidaires en rotation assurant ainsi,:. pur les arbres de sortie contrarotatifs liés aux planétaires externes, l'équilibre des couples, les arbres d'entrée contra- rotatifs étant reliés aux planétaires internes. Dans une deuxième variante ce sont les roues planétaires internes qui sont rendus solidaires en rotation assurant pour les arbres de sortie,liés aux planétaires externes, l'équili- bre des couples; les arbres d'entrée étant reliés aux porte- satellites. D'autres variantes de l'égalisateur de couple consiste, pour deux réducteurs placés cote à cote et paralelles,en ce que tour à tour les couples de roues planétaires-externes, de porte-satellites et de roues planétaires internes soient astreint à tourner dans le même sens par une liaison flexi- ble du type courroie ou chaine de transmission. Il est avantageux que les accouplements entre, les roues planétaires internes ou les roues planétaires externes ou les porte-satellites,se fassent par l'intermédiaire d'un élasto- mère doté de propriétés viscoelastiques afin d'absorber les vibrations accoustiques. - Il est avantageux que les accouplements entre; les roues planétaires internes ou les roues planétaires externes ou les porte-satellites,sefassent par l'intermédiaire d'un élasto- mère doté de propriétés viscoélastiques. Une des caractéristiques du mécanisme est que les arbres de sortie de l'égalisateur de couple peuvent servir d'arbres d'entrée, les arbres d'entrée voyant donc leurs couples égali- sés; ce comportement étant conservé si les sens de rotation - des arbres d'entrée sont alors simultanément inversés. Un autre avantage de cet égalisateur de couple est qu'il fonctionne aussi bien avec des arbres d'entrée synchronisés en régime de rotation qu'avec des arbres d'entrée non synchroni- sés. Il est enfin avantageux que l'égalisateur de couple soit muni de freins agissant indépendament sur l'un ou l'autre des arbres de sortie en prenant appui sur un bati afin de lui imposer à volonté une rotation dans un sens opposé à celui de l'arbre de sortie freiné. Pour que l'invention puisse être mieux comprise, reféren- est faite aux figures suivantes: -la figure 1 représente l'égalisateur de couple à réducteurs coaxiaux dont les roues planétaires externes sont solidaires; -la figure 2 représente l'agencement des roues composant le réducteur à trains planétaires; -la figure 3 représente l'égalisateur de couple à réducteurs coaxiaux dont les porte-satellites sont solidaires; la figure 4 représente l'égalisateur de couple à réducteurs coaxiaux dont les roues planétaires internes sont solidaires; -la figure 5 montre l'égalisateur de couple à réducteurs pla- cés cote à cote dont les planétaires externes sont liés; -la figure 6 montre l'égalisateur de couple à réducteurs pla- cés cote à cote dont les porte-satellites sont liés; et -la figure 7 montre l'égalisateur de couple à réducteurs pla- cés cote à cote dont les roues planétaires internes sont liés. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront mieux de la description détaillée ci-dessous faite en reférence aux dessins o plus précisément: La figure 1 présente deux réducteurs à trains planétaires coaxiaux (1) (2) se composant de roues planétaires internes (3) (4) liés aux arbres d'entrée contrarotatifs (5) (6), de pignons satellites (7) (8) libres en rotation sur leurs porte-satelli- tes (9) (10) qui sont reliés aux arbres de sortie contrarota- tifs (13) (14) et de roues planétaires externes (11) (12) ren- dues solidaires en (15) donc astreintes.à tourner dans le même sens de rotation. La figure 2 présente la disposition des roues dentées d'un réducteur à trains planétaires o la roue planétaire interne (3) engrène sur des pignons satellites (7) qui à leur tour en- grènent sur une roue planétaire externe (11). La figure 3 présente la variante sur laquelle ce sont les porte-satellites (9) et (10) qui sont rendus solidaires. La figure 4 présente la variante sur laquelle ce sont les roues planétaires internes (3) et (4) qui sont rendus solidaires. Les figures 5 et 7 présentent respectivement les variantes sur lesquelles, ce sont les planétaires externes (11) (12) puis les planétaires internes (3) (4)qui sont astreints à tourner dans le même sens de rotation par l'intermédiaire d'une liaison flexible (18) pouvant être matérialsée par une courroie ou une chaine de transmission. La figure 6 présente la variante de l'égalisateur de cou- sur laquelle ce sont les porte-satellites (9) et (10) qui sont rendus solidaires en rotation par l'intermédiaire d'une liaison flexible (18); il est muni à titre d'exemple d'un frein (17) s'appuyant sur le bâti (16) et agissant soit sur l'un des ar- bres de sortie (13) soit sur l'autre (14). Les matériaux utilisés pour la fabrication de l'égalisateur de couple sont ceux conventionnellement employés pour la réali- sation des réducteurs à trains planétaires à savoir: des aciers alliés pour les roues dentées, des roulements aux paliers, des alliages d'aluminium ou de fonte pour les carters pouvant englober le mécanisme; les engrenages pouront avoir leurs den- tures superficiellement durcies par trempe "Haute Fréquence" afin d'accroitre la résistance à l'usure des roues dentées. L'égalisateur de couple selon l'invention: -agencé en rotor d'hélicoptère permet de l'affranchir du rotor anticouple et de faciliter le pilotage de cet engin; -adapté sur un turbopropulseur à hélices contrarotatives du type "Propfan" permet d'annuler le couple de renversement transmi à la nacelle et d'en réduire les vibrations; -utilisé sur une éolienne ou une turbine hydraulique en amélio- re, dans la conversion d'énergie,le rendement tout en annulant le couple transmi à la structure de maintien. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et pré- sentée qu'à titre d'exemples préférentiels et qu'on pourra appor- ter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1/ Egalisateur de couple pour arbres contrarotatifs du ty- pe incorporant deux réducteurs, à trains planétaires, coaxiaux se composant d'arbres d'entrée contrarotatifs, de roues plané- taires internes et externes, de pignons satellites libres en rotation sur leur porte satellites et d'arbres de sortie con- trarotatifs, caractérisé en ce que les éléments fonctionnels, semblables, constitutifs de ce type de réducteur tels: les roues planétaires externes (11) (12), les portesatellites (9) (10) ou les roues planétaires internes (3) (4) sont, tour à tour, rendus solidaires entre eux et astreints à tourner deux à deux dans le même sens de rotation afin d'assurer l'équilibre des couples sur les arbres de sortie contrarotatifs qui sont chargés d'absorber la puissance fournie par les arbres d'entrée; 2/ Egalisateur de couple selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ses roues planétaires externes (11) (12) sont rendues solidaires l'une de l'autre en rotation et assurent ainsi, pour les arbres de sortie (13) (14) reliés aux porte- satellites (9) (10), l'equilibre des couples; les arbres d'en- trée contrarotatifs étant liés aux planétaires internes (3) (4). 3/ Egalisateur de couple selon la revendication 1, caracté- risé en ce que, dans une variante les portes satellites (9) (10) sont rendus solidaires en rotation et assurent ainsi, pour les arbres de sortie reliés aux planétaires externes (11) (12), l'équilibre des couples; les arbres d'entrée étant reliés aux planétaires internes (3) (4). 4/ Egalisateur de couple selon la revendication 1, caracté- risé en ce que, dans une deuxième variante les roues planétai- res (3) (4) sont rendues solidaires en rotation et assurent pour les arbres de sortie reliés aux planétaires externes (11) (12), l'équilibre des couples; les arbres d'entrée étant liés aux porte- satellites (9) (10). / Egalisateur de couple selon la revendication 1, les ré- ducteurs étant placés cote à cote pour en faciliter la mise en oeuvre, caractérisé en ce que dans une troisième variante les couples: de roues planétaires externes (11) (12), de porte- - satellites (9) (10) ou de roues planétaires internes (3) (4) sont astreints à tourner dans le même sens de rotation par une liaison flexible du type courroie ou chaine (18). 6/ Egalisateur de couple selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 5, caractérisé en ce que l'accouplement (15) des roues planétaire internes (3) (4), externes (11) (12) et des porte-satellies (9) (10) se fait par l'intermédiaire d'un élastomère doté de propriétés viscoélastiques afin d'ab- sorber les vibrations accoustiques. 7/ Egalisateur de couple selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 5, caractérisé en ce que les accouplements des roues planétaires internes, externes et des porte-satelli- tes se fait par l'entremise d'un coupleur à disques multiples, afin d'éliminer les risques de destruction du mécanisme en cas de choc sur l'un des arbres de sortie. 8/ Egalisateur de couple selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 5 caractérisé en ce que l'égalité des cou- ple sur les arbres de sortie est conervée que les arbres d'en- trée (5) (6) soient synchronisés ou non en régime de rotation. 9/ Egalisateur de couple selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 5, caractérisé ence que les arbres de sor- tie (13) (14) peuvent servir d'entrées, le fonctionnement du mécanisme etant réversible en sens de rotation. / Egalisateur de couple selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 5, caractérisé en ce que, muni de freins (17) agissant indépendament sur l'un ou l'autre des arbres de sortie (13) (14) en prenant appui sur le bâti (16),impose à l'ensemble du mécanisme une rotation dirigée en sens opposé à celui de l'arbre freiné; le bâti (16) pouvant englober le mécanisme.