Brevet FR2908735A1 — publié le 20080523

l Amélioration aux transmissions supercritiques à amortisseur magnétique. La présente invention est relative à des améliorations apportées aux systèmes de transmission d'une énergie mécanique par un arbre de transmission qui est relié à une structure, en particulier à une structure d'aéronef, par un palier - ou amortisseur - magnétique actif. Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication d'hélicoptères. La présente invention est notamment relative à un système de transmission qui comporte un arbre de transmission présentant deux extrémités longitudinales, dans lequel un organe de liaison - tel qu'un organe déformable d'accouplement û équipe chaque extrémité de l'arbre, les deux organes de liaison reliant respectivement l'arbre à deux organes tournants du giravion tels qu'une boîte de transmission principale (BTP) d'une part et une boîte de transmission arrière (BTA) d'autre part, de sorte que l'arbre peut assurer l'entraînement d'un rotor arrière - ou rotor de queue - du giravion par la BTP, par l'intermédiaire de la B'l'A. Les brevets FR2817234 et US6680554 décrivent un tel système de transmission de puissance entre deux boîtes de transmission d'un hélicoptère, qui comporte un tube (creux) faisant fonction d'arbre de transmission. L'arbre est qualifié de supercritique pour signifier que la fréquence correspondant à une vitesse de rotation de l'arbre (de sa plage normale de fonctionnement), est supérieure à la plus faible fréquence propre (naturelle) de l'arbre. Un amortisseur magnétique actif est disposé entre les deux boîtes de transmission ; l'amortisseur est commandé par un calculateur exploitant des signaux délivrés par un capteur sensible à la position latérale (radiale) de l'arbre et comportant un régulateur PID, pour amortir les vibrations de l'arbre au passage des fréquences propres. 2908735 2 Cet amortisseur magnétique correspond à un palier magnétique radial actif qui amortit les vibrations de l'arbre, qui présente une raideur suffisamment faible pour ne pas décaler les fréquences propres de l'arbre de plus de 3%, et présente un jeu de 3 à 4 millimètres avec l'arbre. 5 Du fait notamment de la complexité et de la criticité des composants matériels et logiciels d'un palier magnétique actif, leur mise en oeuvre à bord d'un giravion est entravée par les coûts importants des développements nécessaires pour permettre leur qualification ou certification. 10 Les brevets EP1068665 et US6268676 décrivent un système pour supporter un arbre qui comporte un palier magnétique radial passif dont la partie statorique (i.e. non tournante) magnétisée est reliée à un support par quatre amortisseurs élastomériques. La masse et la stabilité d'un tel système rendent difficile son 15 utilisation pour supporter un arbre de transmission de giravion. Un objectif de l'invention est de proposer de tels dispositifs ou systèmes de transmission mécanique, qui soient améliorés et/ou qui remédient, en partie au moins, aux lacunes ou inconvénients des dispositifs connus. 20 Selon un aspect de l'invention, il est proposé un système de transmission d'un giravion qui comporte un arbre de transmission qui peut notamment être monté rotatif par rapport au giravion par l'intermédiaire de deux paliers non magnétiques, un amortisseur magnétique actif qui s'étend autour de l'arbre, le système comportant en 25 outre un amortisseur non magnétique par lequel l'amortisseur magnétique est fixé à la structure du giravion, et qui est agencé pour limiter les oscillations radiales de l'arbre et/ou de l'amortisseur magnétique. Selon des modes préférés de réalisation de l'invention : 2908735 3 - l'amortisseur non magnétique peut être un amortisseur mécanique qui peut comporter un organe ou mécanisme déformable et/ou agissant par frottement (entre deux pièces); en variante ou en complément l'amortisseur mécanique peut 5 comporter un organe ou mécanisme déformable et/ou agissant par compression, traction, et/ou cisaillement; l'amortisseur mécanique peut comporter un organe de rappel conférant à l'amortisseur une raideur mécanique plus élevée ; - l'amortisseur mécanique peut comporter plusieurs liaisons 10 permettant chacune un pivotement selon un axe ; - l'amortisseur mécanique peut comporter plusieurs liaisons permettant chacune un glissement plan perpendiculairement à un axe ; - l'amortisseur mécanique peut comporter quatre liaisons par contact 15 permettant chacune un pivotement selon un axe ainsi qu'un glissement plan perpendiculairement à cet axe, avec frottement sec ; - les liaisons peuvent permettre un pivotement selon deux axes perpendiculaires, transversaux, et se croisant sur l'axe longitudinal de l'arbre ; 20 - l'amortisseur magnétique peut comporter quatre électroaimants (inducteurs) identiques et rigidement liés les uns aux autres par une structure fixée à la structure de l'aéronef par l'intermédiaire de l'amortisseur mécanique ; - les axes des liaisons peuvent être sensiblement confondus avec les 25 axes longitudinaux des électroaimants. Grâce à l'amortisseur non magnétique, en cas de défaillance de l'amortisseur magnétique actif, les oscillations de l'arbre au droit de l'amortisseur magnétique sont amorties mécaniquement. 2908735 4 D'autres aspects, caractéristiques, et avantages de l'invention apparaissent dans la description suivante, qui se réfère aux dessins annexés et qui illustre, sans aucun caractère limitatif, des modes préférés de réalisation de l'invention. 5 La figure 1 illustre schématiquement les principaux composants de la chaîne cinématique d'un amortisseur mécanique supportant les électroaimants d'un amortisseur magnétique actif, selon un mode préféré de réalisation de l'invention. La figure 2 illustre schématiquement, en vue en coupe transversale, 10 un ensemble d'amortissement de vibrations radiales pour un arbre d'entraînement en rotation d'un rotor de giravion ; la figure 2 est une vue selon II-II de la figure 3. Les figures 3 et 4 sont deux vues en perspective schématique d'une partie d'arbre de transmission et d'un système d'amortissement selon 15 l'invention, selon deux angles de vue distincts. Par référence aux figures 2 à 4 notamment, l'arbre creux 10 de transmission s'étend selon un axe 11, et présente sur sa face externe un anneau 12 proéminent de matériau ferromagnétique choisi pour coopérer avec (être attiré par) le noyau 13 à 16 de chacun des électroaimants 17 à 20 20 de l'amortisseur magnétique. L'amortisseur magnétique a pour fonction de limiter la vitesse de déplacement radial de la portion de l'arbre autour de laquelle il s'étend, et le cas échéant de maintenir l'arbre dans une position sensiblement centrée par référence aux faces d'extrémité 13a à 16a des quatre noyaux 13 à 16, 25 c'est-à-dire avec un entrefer 21 sensiblement identique pour les quatre électroaimants. A titre d'exemple, pour un arbre d'un diamètre de l'ordre de 100 millimètres, un entrefer de l'ordre de 1 ou 2 millimètres peut être prévu lorsque l'arbre est centré. 2908735 5 Les quatre électroaimants sont identiques et rigidement liés les uns aux autres. La face interne 13a à 16a respective de chaque noyau 13 à 16 présente une forme cylindrique concave dont le rayon est égal au rayon 5 externe 22 de la bague ferromagnétique 12 solidaire de l'arbre 10 augmenté de la valeur de l'entrefer 21, et dont l'axe est parallèle à l'axe (théorique) 11 de l'arbre 10. Chaque noyau comporte un corps central entouré d'une bobine 23 à 26 alimentée par un générateur (non représenté) piloté par un calculateur 10 (non représenté) pour amortir et limiter les déplacements latéraux (radiaux) de la portion d'arbre comportant la bague 12. La solidarisation mutuelle des quatre noyaux est réalisée par deux brides 27, 28 reliées par quatre entretoises 29 à 32 auxquelles sont respectivement fixés les noyaux par une vis telle que celle repérée 33 15 figure 2. Les brides 27, 28 sont perpendiculaires à l'axe 11 (théorique) de l'arbre 10, et alignées selon cet axe, et les entretoises 29 à 32 sont régulièrement réparties (à 90 ), comme le sont les électroaimants, autour de l'axe 11. 20 Conformément à un aspect de l'invention, l'ensemble des électroaimants, et de la structure 27 à 32 qui les supporte, est fixé par rapport à la structure 34 (figure 2) de l'hélicoptère, par l'intermédiaire d'un mécanisme 50 qui amortit ù et le cas échéant limite - les oscillations radiales de la structure 27 à 32. 25 Dans le mode de réalisation correspondant aux figures 1 à 4, ce mécanisme 50 comporte un cadre 35 s'étendant autour des électroaimants, ainsi qu'un arceau 38 auquel est relié le cadre 35 et qui repose sur - et qui est rigidement solidaire de- la structure 34 du giravion. 2908735 6 Le cadre 35 et l'arceau 38 s'étendent sensiblement transversalement à l'axe 11. Comme illustré schématiquement figure 1, la structure 27-32 est reliée au cadre 35 par deux liaisons 39, 40 diamétralement opposées (par 5 référence à la trace de l'axe 11). De façon similaire, le cadre 35 est relié à l'arceau 38 par deux liaisons 41, 42 diamétralement opposées. Chacune des liaisons 39 à 42 autorise un pivotement selon un axe ù avec frottement- ainsi qu'une translation ùpar glissement avec 10 frottement- dans un plan orthogonal à cet axe - les liaisons 39 et 40 permettent le pivotement de l'ensemble 27-32 selon l'axe 36 ainsi que le glissement de cet ensemble, dans un plan perpendiculaire à cet axe, par rapport au cadre 35 ; - les liaisons 41 et 42 permettent le pivotement selon un axe 37 et le 15 glissement perpendiculairement à cet axe, du cadre 35 par rapport à l'arceau 38. Les axes 36 et 37 sont orthogonaux et coplanaires ; ils s'étendent dans un plan transversal, i.e. perpendiculaire à l'axe 11, et se croisent sur l'axe 1 1 . 20 Par référence à la figure 2 notamment, la liaison 39 entre l'entretoise 29 et le cadre 35 est obtenue par une vis 43, deux rondelles 44, 45 d'appui sur une portion plane 46 du cadre 35, un ressort hélicoïdal 47 et une rondelle 48 associée à ce ressort. La vis 43 est vissée dans l'entretoise 29 et le noyau 13, et s'étend 25 selon l'axe 36. La rondelle 44 est engagée autour de la vis 43, et insérée entre l'entretoise 29 et la face interne de la paroi 46. La rondelle 45 est engagée sur la vis 43 et s'appuie contre la face externe de la paroi 46. 2908735 7 Le ressort 47 est engagé sur la vis 43 entre les rondelles 45 et 48 sur lesquelles il s'appuie ; la rondelle 48 est engagée sur la vis 43 et s'appuie sur la tête de cette vis. Dans la position de montage illustrée figure 2, le ressort 47 est 5 comprimé de sorte que la paroi 46 est pincée entre les rondelles 44 et 45. L'orifice 49 percé dans la paroi 46 et au travers duquel s'étend la vis 43, présente une dimension (diamètre) nettement supérieure au diamètre de la vis 43. Ainsi, la vis peut avoir, par rapport à la paroi 46 du cadre, un mouvement de rotation selon son axe 36 d'une part, ainsi qu'un 10 mouvement de translation par glissement sur /contre la paroi 46 du cadre ; ces deux types de déplacement s'opèrent avec frottement des rondelles 44, 45 sur la paroi 46 contre laquelle elles sont maintenues en appui par le ressort 47. La structure et le fonctionnement de la liaison 40 sont identiques à 15 ceux de la liaison 39. Les liaisons 41, 42 présentent chacune une structure similaire ùsinon identique- à celle des liaisons 39, 40, qui permet la rotation selon l'axe 37 et/ou le glissement perpendiculairement à cet axe, avec frottement contre l'arceau 38, du cadre 35. 20 A cet effet, la liaison 42 entre le cadre 35 et l'arceau 38 est obtenue par une vis 53, deux rondelles 54, 55 d'appui sur une portion plane 56 de l'arceau 38, un ressort hélicoïdal 57 et une rondelle 58 associée à ce ressort. La vis 53 est vissée dans l'arceau 38, et s'étend selon l'axe 37. La 25 rondelle 54 est engagée autour de la vis 53, et insérée entre le cadre 35 et la face interne de la paroi 56. La rondelle 55 est engagée sur la vis 53 et s'appuie contre la face externe de la paroi 56. 2908735 8 Le ressort 57 est engagé sur la vis 53 entre les rondelles 55 et 58 sur lesquelles il s'appuie ; la rondelle 58 est engagée sur la vis 53 et s'appuie sur la tête de cette vis. Dans la position de montage illustrée figure 2, le ressort 57 est 5 comprimé de sorte que la paroi 56 est pincée entre les rondelles 54 et 55. L'orifice 59 percé dans la paroi 56 et au travers duquel s'étend la vis 53, présente une dimension (diamètre) nettement supérieure au diamètre de la vis 53. Ainsi, la vis peut avoir, par rapport à la paroi 56 du cadre, un mouvement de rotation selon son axe 37 d'une part, ainsi qu'un l0 mouvement de translation par glissement sur /contre la paroi 56 de l'arceau 38 ; ces deux types de déplacement s'opèrent avec frottement des rondelles 54, 55 sur la paroi 56 contre laquelle elles sont maintenues en appui par le ressort 57. La structure et le fonctionnement de la liaison 41 sont identiques à 15 ceux de la liaison 42. REVENDICATIONS 1. Système de transmission d'un giravion, qui comporte un arbre (10) et un amortisseur (17 à 20) magnétique actif qui s'étend autour de l'arbre, caractérisé en ce que l'amortisseur magnétique est fixé à la structure (34) du giravion par l'intermédiaire d'un amortisseur (50) non magnétique qui est agencé pour limiter les oscillations radiales de l'arbre et de l'amortisseur magnétique. 2. Système selon la revendication 1 dans lequel l'amortisseur (50) non magnétique est un amortisseur mécanique qui agit par frottement. 3. Système selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l'amortisseur non magnétique agit par compression, traction, et/ou cisaillement. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'amortisseur non magnétique comporte un organe de rappel (47, 57) conférant à l'amortisseur non magnétique une raideur mécanique. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel l'amortisseur non magnétique comporte plusieurs liaisons (39 à 42) permettant chacune un pivotement selon un axe (36, 37). 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel l'amortisseur non magnétique comporte plusieurs liaisons (39 à 42) permettant chacune un glissement plan perpendiculairement à un axe (36, 37). 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel l'amortisseur non magnétique comporte quatre liaisons (39 à 42) par contact permettant chacune un pivotement selon un axe (36, 37) orthogonal à l'axe (11) de l'arbre, ainsi qu'un glissement plan perpendiculairement à l'axe (36, 37), avec frottement sec. 2908735 10 8. Système selon la revendication 7 dans lequel les liaisons (39 à 42) permettent un pivotement selon deux axes (36, 37) perpendiculaires, transversaux, et se croisant sur l'axe longitudinal (11) de l'arbre (10). 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans 5 lequel l'amortisseur magnétique comporte quatre électroaimants (17 à 20) identiques et rigidement liés les uns aux autres par une structure (27 à 32) fixée à la structure (34) de l'aéronef par l'intermédiaire de l'amortisseur mécanique (50). 10. Système selon les revendications 7 - ou 8 - et 9 dans lequel les 10 axes des liaisons sont sensiblement confondus avec les axes longitudinaux des électroaimants. 11. Giravion comportant un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.