Brevet FR2742727A1 — publié le 19970627

DISPOSITIF D'ACCOUPLEMENT COAXIAL ENTRE DEUX ARBRES, NOTAMMENT POUR HELICOPTERE La présente invention concerne un dispositif d'accouplement coaxial entre deux arbres, comprenant un support au niveau de cet accouplement. L invention concerne plus particulièrement la transmission de la puissance entre la boîte de transmission principale entraînant le rotor de sustentation d'un hélicoptère, et la boîte de transmission arrière entraînant le rotor anti-couple de queue. Dans des transmissions de ce type déjà connues, notamment pour hélicoptères lourds, le support mentionné plus haut comporte plusieurs paliers à billes et est disposé, pour le supporter, au niveau d'un tronçon d'arbre intermédiaire connecté, par l'intermédiaire de flectors, entre les deux extrémités d'arbres, l'un sortant de la boîte de transmission principale, l'autre entrant dans la boîte de transmission arrière. Un tel dispositif d'accouplement coaxial est cependant compliqué, lourd et relativement coûteux, du fait de la pluralité des cages de roulement et des flectors. Le but de la présente invention est de permettre d'éviter ces inconvénients, et à cet effet un dispositif d'accouplement conforme à l'invention est principalement caractérisé en ce qu'il comporte un unique système de liaison souple entre les extrémités desdits arbres, et en ce que ledit support comporte à proximité dudit système un bloc-palier muni d'un roulement à simple rangée de billes et monté dans un boîtier fixe de façon à pouvoir subir de légers déplacements radiaux et angulaires par rapport à ce boîtier. De préférence, un coussin de matière élastique est interposé entre ledit bloc-palier et ledit boîtier fixe, ce coussin pouvant être constitué d'une bague d'une seule pièce ou de deux bagues de caoutchouc disposées de part et d'autre du plan contenant le centre des billes du roulement. Avantageusement encore, on peut prévoir que les deux dites bagues ménagent entre elles un espace constituant un passage étanche de graisse entre un graisseur extérieur et ledit roulement. Selon un mode de réalisation, ledit roulement peut être contenu dans un boîtier porte-joints, ces joints étant montés, de part et d'autre dudit roulement, pour assurer l'étanchéité entre ledit boîtier et des portées tournantes de l'accouplement, auquel cas ledit coussin de matière élastique est interposé entre ledit boîtier fixe et une surface extérieure rotulante du boîtier porte-joints. Selon un autre mode de réalisation, ledit coussin de matière élastique est interposé entre ledit boîtier fixe et une surface extérieure rotulante d'une bague extérieure du roulement, auquel cas ledit roulement comporte directement ses propres joints, de part et d'autre de la rangée de billes, entre sa bague extérieure et sa bague intérieure. Selon une autre disposition importante de l'invention, un tel dispositif peut encore être caractérisé en ce que ledit système de liaison souple est monté entre l'extrémité d'un des arbres et un tronçon d'accouplement, lequel est calé sur un manchon d'accouplement fixé rigidement à l'extrémité de l'autre arbre, et en ce que ledit support à bloc-palier est disposé au niveau de la jonction entre ledit tronçon et ledit manchon. Dans l'application aux hélicoptères, il sera encore avantageux de prévoir que l'un des arbres est un arbre subcritique de transmission relié à la boîte de transmission principale d'un hélicoptère, l'autre arbre étant un arbre supercritique relié à sa boîte de transmission arrière, la disposition inverse étant également possible. Deux modes d'exécution de l'invention vont maintenant être décrits à titre d'exemples nullement limitatifs, avec référence aux figures 1 et 2, qui sont des vues en coupe axiale, la figure 3 étant une vue partielle d'une variante du coussin de matière élastique. Dans le premier mode de réalisation représenté en coupe axiale à la figure 1, on a référencé en 1 et 2 deux arbres, l'arbre 1 étant par exemple un arbre subcritique de transmission relié à la boîte de transmission principale d'un hélicoptère, et l'arbre 2 un arbre supercritique relié à sa boîte de transmission arrière. A l'extrémité de l'arbre 1 devant être accouplée à l'extrémité correspondante de l'arbre 2 est prévu un manchon conique d'accouplement 3 fixé sur l'arbre 1 par une couronne de boulons 4 (qui pourraient être remplacés par des rivets). D'une façon analogue, à l'extrémité de l'arbre 2 est prévu un manchon d'accouplement 5. Ce manchon est constitué d'un tronçon cylindrique 5a relié par une couronne de rivets 6 à l'extrémité de l'arbre 2, et d'un tronçon conique 5b solidarisé avec l'extrémité du manchon conique 3 par des cannelures 7. Quant aux deux tronçons 5a et 5b, ils sont reliés élastiquement l'un à l'autre par un unique système de liaison souple 8 du type "accouplement de Thomas", connu dans cette technique sous le nom de "flector", et fixé par une couronne de boulons 9 entre un flasque 10 du tronçon 5a et un flasque 11 du tronçon 5b. (I1 est rappelé ici pour mémoire qu'un flector est un accouplement en rotation flexible pouvant comporter une ou plusieurs lames métalliques flexibles). Le support de l'accouplement ainsi obtenu comporte dans ce mode de réalisation un bloc-palier à roulement à simple rangée de billes dont la bague extérieure 12 est maintenue, par un anneau 13, dans une gorge annulaire intérieure 14 d'un boîtier porte-joints 15, et dont la bague intérieure 16 est maintenue contre un épaulement périphérique 18 de l'extrémité du tronçon 5b du manchon 5 par le serrage axial d'un chapeau 17 sur l'extrémité du manchon 3. En 19 on a représenté deux joints annulaires armés classiques propres à assurer l'étanchéité du roulement visà-vis de l'extérieur, et fixés à cet effet sous des épaule ments 20 du boîtier porte-joints 15, les lèvres de ces joints frottant sur les portées tournantes 21 de l'accouplement. Un coussin de matière élastique (élastomère naturel ou synthétique) est interposé entre le boîtier porte-joints 15 et un boîtier fixe, ce dernier étant constitué d'un corps de palier 22 fermé par un chapeau 23 fixé sur le corps 22 par des vis de serrage axial 24 ; ledit coussin est constitué de deux bagues élastiques 25 légèrement espacées l'une de l'autre et disposées de part et d'autre du plan contenant le centre des billes du roulement, ces bagues étant comprimées entre le fond du corps de palier 22 et la surface extérieure 27 du boîtier porte-joints 15. Une caractéristique importante de cette surface 27 réside dans le fait qu'elle est rotulante, pour permettre un léger décalage angulaire du boîtier fixe 22, 23 par rapport à l'axe de l'arbre 1. Pour ce faire, on peut prévoir une surface 27 sphérique, mais cela n'est pas absolument obligatoire, du fait de l'élasticité des bagues 25. On permet seulement, grâce à une telle surface, une relaxation des contraintes dans les roulements et la structure quand le boîtier fixe est installé mal aligné par rapport à l'arbre 1. I1 est à noter que l'espace 26 prévu entre les bagues 25 fournit grâce à ces bagues un passage étanche pour la graisse provenant d'un graisseur extérieur 28 et dirigée sur le roulement, le boîtier 15 comportant vis-à-vis du graisseur un canal radial 29. La variante du mode de réalisation de la figure 2 est très semblable à celui de la figure 1, et pour cette raison n'a pas besoin d'être décrit à nouveau en entier. La différence essentielle réside dans l'absence du boîtier porte-joints 15, les joints d'étanchéité du roulement 12', 16', référencés en 19', étant directement fixés à la bague extérieure 12', leurs lèvres étant en contact avec les portées périphériques 21' de la bague intérieure 16'. Dans ce cas, c'est la bague extérieure 12' qui peut comporter, en contact avec les bagues de caoutchouc 25', une surface rotulante sphérique 27'. Le boîtier fixe contenant les bagues 25' et le roulement peut être constitué, comme dans le premier mode de réalisation, par un corps de palier 22' fermé par un chapeau 23' grâce à des vis de serrage axial. Dans les deux modes de réalisation le montage du dispositif d'accouplement est simplifié, car tant que les chapeaux 23 et 23' ne sont qu'approchés, le palier est rotulé et réalise de lui-même son alignement sur l'arbre lors de sa mise en place. Ce caractère auto-aligneur limité constitue une particularité essentielle de ce montage. Quand le montage est terminé, les chapeaux viennent fermer le tout en comprimant les bagues de caoutchouc 25 et 25' ; la rotule est alors bloquée et devient un montage relativement raide radialement, isolant du bruit, et résistant parfaitement à la corrosion et aux risques de grippage. Lors du fonctionnement, le jeu radial et angulaire du montage du roulement lui permet de s' accomoder des déformations de la structure qui porte le boîtier fixe, ainsi que de la flexion des arbres, notamment l'arbre opposé à celui qui porte le "flector". L'effort fonctionnel étant quasi-nul, un montage correct et des joints de bonne qualité permettent d'espérer une durée de vie extrêmement longue. D'autres avantages de l'invention résident dans la simplicité du dispositif, qui ne fait appel qu'à un seul flector entre les deux arbres, et à un simple roulement sans précharge. L'auto-alignement susmentionné évite de procéder à un alignement de la structure ou à une reprise d'usinage ou de calage. La structure elle-même n'a pas besoin d'être particulièrement rigide. Enfin il y a un gain de masse important par rapport aux dispositifs qui font appel à deux flectors, entre un manchon central supporté par un palier, et respectivement les extrémités correspondantes des deux arbres à accoupler. Comme déjà indiqué, l'invention trouve une application particulièrement intéressante dans les hélicoptères, pour la transmission de la puissance entre la boîte de transmission principale entraînant le rotor de sustentation, et la boîte de transmission arrière entraînant le rotor anti-couple de queue. Dans ce cas il est avantageux d'utiliser un arbre avant (1) subcritique et un arbre arrière (2) plus long, supercritique, ou inversement, pour que les fréquences propres des deux arbres soient assez éloignées l'une de l'autre et que ces deux arbres ne se couplent pas en vibration. Pour la même raison, on devra prévoir une distance aussi faible que possible entre la surface d'appui du bloc-palier et le système de liaison souple (flector 8), ce que l'invention permet de réaliser facilement dès lors que le tronçon 5b du manchon 5 peut avoir une longueur peu importante. I1 est à noter que le coussin de matière élastique pourrait être d'une seule pièce 30, au lieu d'être constitué de deux bagues 25 ou 25', auquel cas cette pièce pourrait être traversée par des évents 31 pour le passage de la graisse, comme ceci est visible sur la figure 3. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accouplement coaxial entre deux arbres, comprenant un support au niveau de cet accouplement, caractérisé en ce qu'il comporte un unique système de liaison souple (8) entre les extrémités desdits arbres, et en ce que ledit support comporte à proximité dudit système (8) un bloc-palier (12, 15, 16 ; 12', 16') muni d'un roulement (12, 16 ; 12', 16') à simple rangée de billes et monté dans un boîtier fixe (22, 23 ; 22', 23') de façon à pouvoir subir de légers déplacements radiaux et angulaires par rapport à ce boîtier. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre ledit bloc-palier et ledit boîtier fixe (22, 23 ; 22', 23') est interposé un coussin de matière élastique (25 ; 25'). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit coussin de matière élastique est constitué de deux bagues de caoutchouc (25 ; 25') disposées de part et d'autre du plan contenant le centre des billes du roulement (12, 16 ; 12', 16'). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux dites bagues (25) ménagent entre elles un espace (26) constituant un passage étanche de graisse entre un graisseur extérieur (28) et ledit roulement (12, 16). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit roulement (12, 16) est contenu dans un boîtier porte-joints (15), ces joints (19) étant montés, de part et d'autre dudit roulement (12, 16), pour assurer l'étanchéité entre ledit boîtier (15) et des portées tournantes (21) de l'accouplement. 6. Dispositif selon la revendication 5 et l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit coussin de matière élastique (25) est interposé entre ledit boîtier fixe (22, 23) et une surface extérieure rotulante (27) dudit boîtier porte-joints (15). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 3, caractérisé en ce que ledit coussin de matière élastique (25') est interposé entre ledit boîtier fixe (22', 23') et une surface extérieure rotulante (27') de la bague extérieure du roulement (12', 16' ). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit roulement (12', 16') comporte directement ses propres joints (19'), de part et d'autre de la rangée de billes, entre sa bague extérieure (12') et sa bague intérieure (16'). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit système de liaison souple (8) est monté entre l'extrémité d'un des arbres (2) et un tronçon d'accouplement (5b), lequel est calé sur un manchon d'accouplement (3) fixé rigidement à l'extrémité de l'autre arbre (1), et en ce que ledit support à bloc-palier (12, 15, 16 ; 12', 16') est disposé au niveau de la jonction entre ledit tronçon (5b) et ledit manchon (3). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des arbres est un arbre subcritique (1) de transmission relié à la boîte de transmission principale d'un hélicoptère, l'autre arbre étant un arbre supercritique (2) relié à sa boîte de transmission arrière, ou inversement. 11. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit coussin de matière élastique est constitué d'une seule pièce (28) traversée de trous évents (29) pour le passage de la graisse.