Brevet FR2831664A1 — publié le 20030502

La présente invention concerne un banc d'essai pour tester un dispositif de transmission de puissance, ainsi qu'un système d'essai comprenant un tel banc d'essai pourvu d'un dispositif de transmission de puissance. Bien que non exclusivement, ledit banc d'essai est destiné plus particulièrement à tester une boîte de transmission (principale, intermédiaire ou arrière) d'un hélicoptère. On sait qu'un banc d'essai est généralement utilisé pour réaliser deux types de tests, à savoir : - des tests de développement, qui ont pour but de simuler le plus fidèle- ment possible les conditions de fonctionnement réelles (en particulier la simulation du torseur tête rotor et des niveaux de charge pour une boîte de transmission principale d'un hélicoptère) du dispositif de transmis- sion de puissance ; et - des tests de réception, qui ont pour but de vérifier le bon fonctionne- ment des différents éléments mécaniques, sous un spectre de charge standard (avec des mesures du couple, des vitesses de rotation et des températures notamment). Généralement, un tel banc d'essai, pour tester un dispositif de transmission de puissance comportant au moins un arbre d'entrée (par exemple un arbre d'entraînement moteur ou un arbre de distribution d'énergie), un arbre de sortie (par exemple un arbre rotor) et un carter, comprend : - un premier ensemble qui est susceptible d'être relié à l'arbre de sortie du dispositif de transmission de puissance à tester ; - un second ensemble qui est susceptible d'être relié à l'arbre d'entrée du dispositif de transmission de puissance à tester et qui est adapté, géo- métriquement et cinématiquement, audit dispositif de transmission de puissance ; et - au moins un arbre de transmission reliant ensemble lesdits premier et second ensembles. Ledit second ensemble est choisi en fonction de caractéristiques géométriques et cinématiques de la boîte de transmission de puissance à tester, de manière à assurer : - d'une part, une adaptation géométrique par rapport à ladite boîte de transmission de puissance et en particulier par rapport audit ou auxdits arbres d'entrée, de manière à permettre notamment de mouvoir lesdits arbres d'entrée suivant leurs degrés de liberté usuels ; et - d'autre part, une adaptation cinématique, pour permettre un fonction- nement adéquat de la chaîne cinématique formée dudit banc d'essai et du dispositif de transmission de puissance monté sur ce dernier. Par conséquent, lorsque l'on change de type de dispositif de transmission de puissance à tester, il est nécessaire de remplacer, sur ledit banc d'essai, ledit second ensemble par un second ensemble qui est adapté (géométriquement et cinématiquement) au nouveau dispositif de transmission de puissance à tester. Or, une telle opération de remplacement est longue et nécessite un outillage complexe et coûteux. De plus, lesdits seconds ensembles sont très coûteux à la fois à l'achat et à l'entretien, en particulier parce qu'ils sont généralement fabriqués à l'unité. En outre, en raison de la diversité de boîtes de transmission de puissance existantes, il est nécessaire de prévoir un nombre important de tels seconds ensembles (différents) pour satisfaire les différentes demandes possibles de tests pour un seul et même banc d'essai. La présente invention concerne un banc d'essai permettant de remédier à ces inconvénients. A cet effet, selon l'invention, ledit banc d'essai pour tester un dispositif de transmission de puissance, en particulier une boîte de transmission d'un hélicoptère, comportant au moins un arbre d'entrée, un arbre de sortie et un carter, ledit banc d'essai comprenant : - un premier ensemble qui est susceptible d'être relié à l'arbre de sortie du dispositif de transmission de puissance à tester ; - un second ensemble qui est susceptible d'être relié à l'arbre d'entrée du dispositif de transmission de puissance à tester et qui est adapté géo- métriquement et cinématiquement audit dispositif de transmission de puissance ; et - au moins un arbre de transmission reliant ensemble lesdits premier et second ensembles, est remarquable en ce que ledit second ensemble comporte au moins un sous-ensemble comprenant : - un premier module pourvu d'une unité mécanique qui comprend des éléments engrenants, qui est réglable en position et en orientation, et qui est susceptible d'être reliée audit arbre d'entrée du dispositif de transmission de puissance à tester ; et - un second module qui est associé audit premier module et qui permet d'assurer une adaptation cinématique entre ledit premier module et ledit dispositif de transmission de puissance à tester. Ainsi, grâce à l'invention, lorsque l'on change de type de dispositif de transmission de puissance à tester, il suffit : - de régler en position et en orientation ledit premier module (dudit se- cond ensemble) de manière à réaliser l'adaptation géométrique requise pour pouvoir réaliser les tests ; et - de remplacer simplement et uniquement ledit second module (dudit se- cond ensemble), qui est peu coûteux et facile à remplacer (comme pré- cisé ci-dessous), par un nouveau second module qui permet de réaliser l'adaptation cinématique appropriée exigée. Par conséquent, grâce à l'invention, il n'est pas nécessaire dans ce cas de remplacer tout ledit second ensemble, ce qui permet de remédier aux inconvénients précités. De préférence, ledit second module comporte un engrenage présentant un rapport de réduction qui est adapté à celui de la boîte de transmission de puissance de manière à obtenir un rapport global sensiblement unitaire. Un tel engrenage, de type usuel, est bien entendu peu coûteux et facile à fabriquer. Il n'est toutefois pas forcément nécessaire d'obtenir un rapport global de 1/1. En effet, le dispositif de mise en couple du banc est généralement hydraulique et permet un certain glissement des organes mécaniques, auxquels il applique le couple. Dans un premier mode de réalisation, ledit second module est mécaniquement indépendant dudit premier module. Il est alors formé, de préférence, de manière à servir d'interface entre ledit premier module et l'arbre d'entrée du dispositif de transmission de puissance. Dans un second mode de réalisation, ledit second module est monté, de façon amovible, sur ledit premier module. Dans ce cas, ledit second module est uniquement relié audit premier module (et plus à l'arbre d'entrée), ce qui simplifie et facilite le remplacement dudit second module. Par ailleurs, avantageusement, ledit premier module comporte des éléments engrenants permettant de soumettre ladite unité mécanique : - à deux rotations autour, respectivement, d'une direction verticale et d'une direction horizontale situées dans un plan vertical qui est trans- versai à la direction définie par l'arbre d'entrée du dispositif de trans- mission de puissance à tester ; et - à une translation suivant ladite direction horizontale dudit plan vertical. Généralement, le dispositif de transmission de puissance comporte une pluralité de n arbres d'entrée (par exemple un ou plusieurs arbres d'entraînement moteur et/ou un ou plusieurs arbres de distribution d'énergie). Dans ce cas, avantageusement, pour pouvoir tester ce dispositif de transmission de puissance, ledit second ensemble comporte n sousensembles susceptibles d'être associés respectivement auxdits n arbres d'entrée (n étant supérieur ou égal à 2). La présente invention concerne également un système d'essai comprenant : - un banc d'essai pour tester un dispositif de transmission de puissance, en particulier une boîte de transmission d'un hélicoptère ; et - un dispositif de transmission de puissance qui comporte au moins un arbre d'entrée, un arbre de sortie et un carter et qui est monté sur ledit banc d'essai. Ce système d'essai est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il comporte le banc d'essai précité. Lorsqu'il est indépendant du premier module, ledit second module est monté, de préférence, sur un support amovible portant également le carter de ladite boîte de transmission de puissance, ce qui permet de former un ensemble unitaire (support, second module et dispositif de transmission de puissance mécaniquement solidaires) qui peut être facilement déplacé et transporté, en particulier lors d'un remplacement. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est le schéma synoptique d'un système d'essai conforme à l'invention. La figure 2 est une vue schématique selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 illustre schématiquement un mode de réalisation particulier d'un premier module d'un banc d'essai conforme à l'invention. La figure 4 illustre schématiquement un mode de réalisation particulier d'un second module d'un banc d'essai conforme à l'invention. La figure 5 illustre schématiquement un mode de réalisation particulier d'un second ensemble comprenant un premier et un second modules. La figure 6 est une vue schématique semblable à celle de la figure 2, pour un dispositif de transmission de puissance comprenant deux arbres d'entrée. Le banc d'essai 1 conforme à l'invention et représenté schématiquement sur les figures 1 et 2 est utilisé pour tester un dispositif de transmission de puissance 2, en particulier une boîte de transmission (principale, intermédiaire ou arrière) d'un hélicoptère. Dans le cadre de la présente invention, une boîte de transmission de puissance 2 comporte, notamment, de façon usuelle : - au moins un arbre de sortie 3 (un arbre rotor par exemple) qui est sou- mis à un torseur de six efforts et moments ; - au moins un arbre d'entrée 4 [arbre d'entraînement en puissance ou arbre de distribution d'énergie (prise de force) par exemple] ; et - un carter 5 qui est capable de reprendre la totalité des efforts dans un repère fixe. On sait que, pour tester un tel dispositif de transmission de puissance 2, le banc d'essai 1 réalise généralement deux types de tests, à savoir : - des tests de développement, qui ont pour but de simuler le plus fidèle- ment possible les conditions de fonctionnement réelles (en particulier la simulation du torseur tête rotor et des niveaux de charge pour une boîte de transmission principale d'un hélicoptère) du dispositif de transmis- sion de puissance 2 ; et - des tests de réception, qui ont pour but de vérifier le bon fonctionne- ment des différents éléments mécaniques, sous un spectre de charge standard (avec des mesures du couple, des vitesses de rotation et des températures notamment). A cet effet, ledit banc d'essai 1 qui forme à lui seul une chaîne cinématique ouverte (de type mécanique, hydraulique ou électrique), comporte de façon connue, comme représenté schématiquement sur la figure 1 : - un premier ensemble 6 qui est susceptible d'être relié, par l'intermé- diaire de moyens usuels non représentés, à l'arbre de sortie 3 du dispo- sitif de transmission de puissance 2 à tester ; - un second ensemble 7 qui est monté sur un élément de soutien 8 for- mant un plan horizontal OXY et qui est susceptible d'être relié, par l'in- termédiaire de moyens usuels non représentés, à l'arbre d'entrée 4 du dispositif de transmission de puissance 2 à tester et qui est adapté, à la fois géométriquement et cinématiquement, audit dispositif de transmis- sion de puissance 2 ; - au moins un arbre de transmission 9, d'axe vertical OZ, reliant ensem- ble lesdits premier et second ensembles 6 et 7. Ledit banc d'essai 1 et le dispositif de transmission de puissance 2 monté sur ce dernier forment un système d'essai 10 qui constitue une chaîne cinématique fermée de sorte que, lors d'un test, l'énergie qui est issue de l'arbre de sortie 3 est réinjectée dans l'arbre d'entrée 4 du dispositif de transmission de puissance 2, via l'ensemble 6, l'arbre de transmis- sion 9 et l'ensemble 7. Cette chaîne fermée (ou ce système d'essai 10) consomme donc très peu d'énergie. Seules les pertes d'énergie sont en effet consommées. La simulation réalisée par le banc d'essai 1 lors d'un test consiste à recréer les différentes sollicitations par des techniques mécaniques, hydrauliques ou électriques, sans fournir nécessairement la totalité de la puissance. En particulier, pour des boîtes de transmission (principale, intermédiaire, arrière) d'un hélicoptère, on simule principalement : - les couples d'entraînement et les couples rotor ; - les régimes ; - les efforts aérodynamiques du rotor 3 (poussée, flexion) ; - les efforts de reprise du carter 5 ; -les efforts d'entraînements accessoires (pompes, alternateur, ventila- teur, ...). Selon l'invention, ledit second ensemble 7 comporte au moins un sous-ensemble 11 A, 11B comprenant : - un premier module 12A, 12B pourvu d'une unité mécanique 13A, 13B qui est réglable en position et en orientation comme précisé ci-dessous, et qui est susceptible d'être reliée audit arbre d'entrée 4 du dispositif de transmission de puissance 2 à tester ; et - un second module 14A, 14B qui est associé audit premier module 12A, 12B et qui permet d'assurer une adaptation cinématique entre ledit premier module 12A, 12B et ledit dispositif de transmission de puis- sance 2 à tester. Ainsi, grâce à l'invention, lorsque l'on change de dispositif de transmission de puissance 2 à tester et qu'on le remplace par un dispositif 2 différent (c'est-à-dire d'un autre type), il suffit simplement : - de régler en position et en orientation ledit premier module 12A, 12B (dudit second ensemble 7) de manière à réaliser l'adaptation géométri- que requise pour pouvoir réaliser les tests ; et - de remplacer uniquement ledit second module 14A, 14B (dudit second ensemble 7), qui est peu coûteux et facile à remplacer (comme précisé ci-dessous), par un second module qui permet de réaliser l'adaptation cinématique appropriée exigée. Par conséquent, grâce à l'invention, il n'est pas nécessaire dans ce cas, à la différence de la solution usuelle, de remplacer tout ledit second ensemble 7, ce qui présente de nombreux avantages et en particulier : - un remplacement plus simple et plus rapide ; et - un coût réduit, puisque seul le second module 14A, 14B doit être dis- ponible selon une pluralité de variantes différentes, adaptées respecti- vement aux divers types de dispositif de transmission de puissance 2 à tester. Ainsi, grâce à l'invention, ledit second ensemble 7 est en mesure d'assurer : - d'une part, une adaptation géométrique par rapport à la boîte de trans- mission de puissance 2 et en particulier par rapport audit (ou auxdits) arbre (s) d'entrée 4, permettant notamment de mouvoir ledit (ou lesdits) arbre (s) d'entrée 4 suivant ses (ou leurs) degrés de liberté usuels ; et - d'autre part, une adaptation cinématique permettant un fonctionnement adéquat de la chaîne cinématique 10 (formée dudit banc d'essai 1 et du dispositif de transmission de puissance 2 monté sur ce dernier). Dans un premier mode de réalisation, ledit second ensemble 7 comporte un sous-ensemble 11 A comprenant un premier module 12A représenté sur la figure 3 et un second module 14A représenté sur la figure 4, qui sont mécaniquement indépendants l'un de l'autre. Ledit premier module 12A comporte une unité mécanique 13A qui comprend : - une roue 15 qui est en prise, de façon usuelle, avec l'arbre de transmis- sion 9 ; - un élément mécanique 16 qui est lié à ladite roue 15 ; - un élément mécanique 17 qui coopère avec l'élément mécanique 16 de manière à permettre une translation suivant un axe O1X1 (parallèle à l'axe OX et passant par le centre 01de la roue 15) ; et - un pignon 18 qui est en prise à la fois avec ledit élément mécanique 17 et avec l'arbre d'entrée 4 du dispositif de transmission de puissance 2. Ainsi, grâce aux caractéristiques précédentes, l'unité mécanique 13A peut être soumise : - à une rotation autour d'un axe vertical 01Z1 non représenté (qui est orthogonal au plan horizontal 01X1Y1 et parallèle à OZ), grâce à la ro- tation de l'ensemble des éléments 16,17 et 18 par rapport à l'élément 15 autour de l'axe 01 Z1 ; - à une rotation autour de l'axe 01X1, grâce à la rotation de l'élément 18 par rapport à l'ensemble d'éléments 15,16 et 17 autour de l'axe O1X1 ; et - à une translation selon l'axe 01X1, grâce à la translation de l'ensemble d'éléments 17 et 18 par rapport à l'ensemble d'éléments 15 et 16. Par conséquent, l'arbre d'entrée 4 peut se mouvoir selon ses différents degrés de liberté, correspondant de façon usuelle, respectivement, à une rotation selon l'axe OZ, une rotation selon l'axe OX et une translation selon l'axe OX. Par ailleurs, ledit second module 14A comporte un engrenage 19 représenté schématiquement sur la figure 4, présentant un rapport de réduction qui est adapté à celui de la boîte de transmission de puissance 2 de manière à obtenir un rapport global permettant un bon fonctionnement du système 10 (chaîne cinématique). Dans le mode de réalisation de la figure 4, ledit second module 14A est monté sur un support 20 sur lequel est également fixé le carter 5 du dispositif de transmission de puissance 2 de manière à former un ensemble unitaire 21 qui peut être facilement déplacé et transporté, en particulier en vue d'un montage sur le banc d'essai 1. Cet ensemble unitaire 21 peut être monté, de façon amovible, sur l'élément de soutien 8 du banc d'essai 1. Dans ce cas, ledit second module 14A sert, de préférence, d'interface entre l'arbre d'entrée 4 et le premier module 12A (comme illustré par une liaison en traits mixtes 22). Par conséquent, lors d'un changement de dispositif de transmission de puissance 2 à tester, on remplace simplement ledit ensemble unitaire 21 qui est représentée sur la figure 4, par un nouvel ensemble unitaire 21 comprenant le nouveau dispositif de transmission de puissance 2 à tester et le nouveau module 14A assurant l'adaptation cinématique du banc d'essai 1 à ce nouveau dispositif de transmission de puissance 2. Par ailleurs, dans un second mode de réalisation 1 1 B représenté sur la figure 5, ledit second module 14B est monté, de façon amovible, sur ledit premier module 12B. Ce dernier comporte les mêmes éléments 15 à 18 que dans la variante de la figure 3, qui réalisent de plus les mêmes fonctions et permettent donc audit sous-ensemble 11B de réaliser également les mouvements précités (rotations autour de O1X1et 01Z1et translation selon 01X1). En outre, ledit second module 14B comporte des éléments engrenants 23 et 24, de type usuel, en prise l'un avec l'autre et permettant de réaliser le rapport de réduction adéquat précité, en fonction du dispositif de transmission de puissance 2 à tester. Par conséquent, lorsque l'on change de type de dispositif de transmission de puissance 2, on remplace simplement et uniquement ledit second module 14B par un second module approprié. Le remplacement est simplifié par rapport au mode de réalisation 1 1 A précité des figures 3 et 4, puisque ledit second module 14B ne sert pas d'interface entre le premier module 12B et l'arbre d'entrée 4 du dispositif de transmission de puissance 2. Généralement, le dispositif de transmission de puissance 2 comporte une pluralité de n arbres d'entrée 4 (par exemple un ou plusieurs arbres d'entraînement moteur et/ou un ou plusieurs arbres de distribution d'énergie), en particulier deux arbres 4 comme dans le mode de réalisation représenté sur la figure 6. Dans ce cas, pour pouvoir tester ce dispositif de transmission de puissance 2, ledit second ensemble 7 comporte n sous-ensembles 11 A ou 11 B susceptibles d'être associés respectivement auxdits n arbres d'entrée 4 (n étant supérieur ou égal à 2). Selon l'invention, ledit second ensemble 7 peut alors comporter : - uniquement des sous-ensembles 11 A, comme représenté sur la figure 6 ; ou - uniquement des sous-ensembles 1 1 B ; ou - une combinaison de sous-ensembles 11 A et 11 B. REVENDICATIONS 1. Banc d'essai pour tester un dispositif de transmission de puissance (2), en particulier une boîte de transmission d'un hélicoptère, comportant au moins un arbre d'entrée (4), un arbre de sortie (3) et un carter (5), ledit banc d'essai (1) comprenant : - un premier ensemble (6) qui est susceptible d'être relié à l'arbre de sor- tie (3) du dispositif de transmission de puissance (2) à tester ; - un second ensemble (7) qui est susceptible d'être relié à l'arbre d'entrée (4) du dispositif de transmission de puissance (2) à tester et qui est adapté géométriquement et cinématiquement audit dispositif de trans- mission de puissance (2) ; et - au moins un arbre de transmission (9) reliant ensemble lesdits premier et second ensembles (6,7), caractérisé en ce que ledit second ensemble (7) comporte au moins un sous-ensemble (11 A, 1 1 B) comprenant : - un premier module (12A, 12B) pourvu d'une unité mécanique (13A, 13B) qui comprend des éléments engrenants, qui est réglable en posi- tion et en orientation, et qui est susceptible d'être reliée audit arbre d'entrée (4) du dispositif de transmission de puissance (2) à tester ; et - un second module (14A, 14B) qui est associé audit premier module (12A, 12B) et qui permet d'assurer une adaptation cinématique entre ledit premier module (12A, 12B) et ledit dispositif de transmission de puissance (2) à tester. 2. Banc d'essai selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second module (14A, 14B) comporte un engrenage (19,23, 24) présentant un rapport de réduction qui est adapté à celui de la boîte de transmission de puissance (2) de manière à obtenir un rapport global sensiblement unitaire. 3. Banc d'essai selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit second module (14A) est mécaniquement indépendant dudit premier module (12A). 4. Banc d'essai selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit second module (14B) est monté, de façon amovible, sur ledit premier module (12B). 5. Banc d'essai selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier module (12A, 12B) comporte des éléments engrenants permettant de soumettre ladite unité mécanique (13A, 13B) : - à deux rotations autour, respectivement, d'une direction verticale et d'une direction horizontale (01X1) situées dans un plan vertical qui est transversal à la direction définie par l'arbre d'entrée (4) du dispositif de transmission de puissance (2) à tester ; et - à une translation suivant ladite direction horizontale (01 X1 ) dudit plan vertical. 6. Banc d'essai selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour tester un dispositif de transmission de puissance (2) comportant une pluralité de n arbres d'entrée (4), n étant un entier supérieur ou égal à 2, caractérisé en ce que ledit second ensemble (7) comporte n sous-ensembles (11A) susceptibles d'être associés respectivement auxdits n arbres d'entrée (4). 7. Système d'essai comprenant : - un banc d'essai (1) pour tester un dispositif de transmission de puis- sance (2), en particulier une boîte de transmission d'un hélicoptère ; et - un dispositif de transmission de puissance (2) qui comporte au moins un arbre d'entrée (4), un arbre de sortie (3) et un carter (5) et qui est monté sur ledit banc d'essai (1), caractérisé en ce que ledit banc d'essai (1) est du type de celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Système d'essai selon la revendication 7, comprenant un banc d'essai selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit second module (14A) est monté sur un support amovible (20), portant également le carter (5) de ladite boîte de transmission de puissance (2).