Brevet FR2643330A1 — publié le 19900824

26433. La présente invention concerne un système de commande manuelle du pas d'une hélice, adaptable notamment, bien que non exclusivement, aux aéronefs légers connus sous le nom d' "U.L.M.", en raison de sa légèreté, de sa simplicité et de son bon marché. Il existe actuellement de nombreux systèmes de commande du pas d'une hélice d'aéronef, pour en modifier l'effet, et optimiser le couple du moteur en fonction des conditions de vol. Toutefois, ces systèmes sont généralement compliqués, faisant par exemple intervenir toute une tringlerie, comme c'est notamment le cas pour les rotors d'hélicoptères, ou un dispositif à engrenages coniques semblable à un 1 0 différenciel, et par suite lourds et coûteux, et surtout consommateurs d'énergie. Or précisément, dans le cas des ULM, en raison de ce besoin d'énergie, on a renoncé à équiper les hélices d'un système variateur de pas, ce qui a pour conséquence que l'on doit se contenter d'un compromis entre les conditions de décollage optimales et les conditions de vol en palier. 1 5 L'invention vise un système dont la particularité, permettant de les manoeuvrer manuellement, donc sans consommation d'énergie, est d'être d'une très grand légèreté en raison de sa simplicité. A cet effet, dans le système selon l'invention, chaque pale de l'hélice étant solidaire à sa base d'un arbre monté pivotant dans un boîtier solidaire en rotation de la poulie d'entraînement de l'hélice, l'extrémité de cet arbre porte un pignon engrenant avec une crémaillère montée coulissante dans ledit boîtier parallèlement à l'axe de rotation de l'hélice, I'ensemble des crémaillères correspondant à l'ensemble des pales de l'hélice étant solidaires d'un plateau porté par l'extrémité d'une tige traversant axialement ledit boîtier et ladite poulie, l'extrémité opposée de ladite tige comportant un filetage extérieur, l'équipage constitué par ladite tige, ledit plateau et lesdites crémaillères étant mobile axialement, mais fixe en rotation par rapport audit boîtier, sur ladite extrémité filetée de ladite tige étant montée une roue de commande, fixe axialement mais pouvant tourner sous l'action d'une manette de commande actionnée à distance par le pilote, et comportant un filetage intérieur coopérant avec le filetage de ladite tige, la rotation de ladite manette déterminant la rotation de ladite roue, et, par coopération entre lesdits filetages, un déplacement axial dudit équipage, et par suite desdites crémaillères, lesquelles, par coopération avec lesdits pignons, provoquent une rotation simultanée des pales dans un sens et d'un angle dépendant de l'angle et du sens de rotation de ladite manette. Dans la pratique, la liaison entre la manette de commande et la roue de commande pourra se faire par un flexible ou une tringle rotatifs, car la distance entre le pilote et l'hélice est très courte. De préférence, pour assurer la finesse du réglage, un engrenage démultiplicateur pourra être inséré entre l'extrémité de cette liaison et la roue de commande. 2 6 4 33 0 Pour mieux faire comprendre l'invention, on va donner la description d'un mode de réalisation, correspondant au dessin annexé, sur lequel: La figure 1 est une coupe axiale de l'ensemble du système, associé à l'entraînement d'une hélice tripale. La figure 2 est une 1/2 vue de droite et 1/2 coupe transversale par 1-11 de la figure 1, et la figure 3 est une vue éclatée de la figure 1. Sur ce dessin, on a représenté en 1 chaque douille de pale, recevant la queue d'une pale; cette douille comporte des épaulements 2 destinés à porter des 1 0 roulements à bille 3 permettant le pivotement de la douille, et par suite de la pale, dans un boîtier se composant de deux demi-moyeux 4 et 5. A l'extrémité intérieure de la douille 1, celle-ci porte un pignon 6, puis un axe d'appui de pivotement 7, portant luimrnême un roulement 8 venant se placer dans un logement 8'-8" du boîtier 4-5, de la même manière que les roulements 3 viennent se placer dans des 1 5 logements 9'-9" du même boîtier. Le pignon 6 engrène en permanence avec une crémaillère 9, coulissant dans des lumières 10 du boîtier, et fixée à un plateau 11, commun aux crémaillères correspondant aux trois pales, et porté par une extrémité d'une tige 12, traversant axialement l'ensemble du système. A son autre extrémité la tige 12 traverse un arbre creux 13 fixé au boîtier par un écrou de serrage 15 vissé sur un filetage 14, traversant la patte de fixation 16 du système sur l'engin, et la poulie 17 d'entrainement par courroie depuis le moteur. L'intérieur de l'arbre creux 18 comporte un roulement à deux axes (rotation et translation). Un rebord avant 13' de l'arbre 13 vient s'accoupler à un plateau 23 portant une barrette de guidage 23' venant s'enclencher dans une cage de roulement 21, dans laquelle sont logés des roulements 19 et 20, maintenus par des circlips 19'-20', et comportant une rainure pour la barrette 23'. Cette barrette 23' est destinée à bloquer la roue 24, laquelle porte une denture à l'extérieur et est filetée à l'intérieur, de manière à coopérer avec le filetage 22 extérieur à la cage 21. 3 0 L'ensemble 26 des pièces de guidage et de fixation comporte un collier 27 dont une patte 28 présente un palier pour l'axe d'un pignon 25, venant coopérer avec la denture 24. C'est, dans cette réalisation, ce pignon 25 qui reçoit la commande du pilote par l'intermédiaire d'une liaison (non représentée). 3 5 Le fonctionnement du système est le suivant: Quand le pilote décide de modifier le pas de l'hélice, par exemple, quand après avoir décollé avec le moteur à sa vitesse maximale et le pas minimal, il décide de réduire le moteur, et a donc besoin d'augmenter le pas de l'hélice, il actionne la manette de commande, en la tournant dans le sens et de l'angle voulus. La liaison transmet cette rotation au pignon 25, qui la transmet, par démultiplication, à la roue 24. Le filetage intérieur de la roue 24 va alors coopérer avec le pas de vis extérieur 22 de la cage 21, en ce que, la roue 24 étant fixe axialement et la cage 21 étant fixe en rotation, cette dernière va se déplacer axialement, en entraînant dans ce déplacement axial l'ensemble de l'équipage tige 12- plateau 11 crémaillères 9. Ces dernières vont alors coopérer avec les pignons 6 correspondants pour faire pivoter les douilles 1, et donc les pales, d'un angle et dans le sens décidés par le pilote. La commande et ses effets n'entrainent aucune consommation d'énergie. Un 1 0 calcul simple permet de montrer que pour une variation totale de pas de -20 à +20 (c'est-à-dire en inversant la poussée jusqu'aux deux limites maximales), la course totale de la crémaillère est de 13,96 mm si le pignon 6 a un diamètre de 40 mm. Cette course très courte explique la nécessité d'une démultiplication de la commande pour assurer une finesse suffisante de son effet. 1 S Il est clair que la faculté de commander ainsi sans dépense d'énergie le pas des hélices des aéronefs légers permettra d'utiliser au mieux la puissance des moteurs, et par suite de se contenter de moteurs moins puissants, plus légers et moins coûteux. Au surplus, ce système est de fabrication simple et n'exige ni matériaux ni outillages spécialisés. Enfin, il va de soi que ce système peut facilement être adapté à des engins déjà existants. REVENDICATIONS 1. Système de commande manuelle du changement de pas d'une hélice d'aéronef, caractérisé en ce que chaque pale de l'hélice étant solidaire à sa base d'un arbre monté pivotant dans un boîtier solidaire en rotation de la poulie d'entraînement de l'hélice, I'extrémité de cet arbre porte un pignon engrenant avec une crémaillère montée coulissante dans ledit boîtier parallèlement à l'axe de rotation de l'hélice, I'ensemble des crémaillères correspondant à l'ensemble des pales de l'hélice étant solidaires d'un plateau porté par l'extrémité d'une tige 1 0 traversant axialement ledit boîtier et ladite poulie, I'extrémité opposée de ladite tige comportant un filetage extérieur, l'équipage constitué par ladite tige, ledit plateau et lesdites crémaillères étant mobile axialement, mais fixe en rotation par rapport audit boîtier, sur ladite extrémité filetée de ladite tige étant montée une roue de commande, fixe axialement mais pouvant tourner sous l'action d'une manette de 1 5 commande actionnée à distance par le pilote, et comportant un filetage intérieur coopérant avec le filetage de ladite tige, la rotation de ladite manette déterminant la rotation de ladite roue, et, par coopération entre lesdits filetages, un déplacement axial dudit équipage, et par suite desdites crémaillères, lesquelles, par coopération avec lesdits pignons, provoquent une rotation simultanée des pales dans un sens et 2 0 d'un angle dépendant de l'angle et du sens de rotation de ladite manette. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison entre la manette de commande et la roue de commande se fait par un élément direct du type flexible ou tringle. 3. Système selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, entre ladite liaison et ladite roue est interposé un mécanisme démultiplicateur.