Brevet FR2953195A1 — publié le 20110603

B 10-4519FR 1 Assemblage de pales d'hélice précontraintes La présente invention est relative à des assemblages de pales d'hélices et à des procédés pour les fabriquer. On sait monter des pales d'hélices à pas variable sur un moyeu à l'aide de paliers à roulement intérieur et extérieur, lesquels permettent un réglage en rotation de chaque pale autour de son axe longitudinal et facilitent le maintien en place de la pale. On sait également mettre en précontrainte la pale et les roulements afin de maintenir leur stabilité lorsque, en fonctionnement, ils sont soumis à des forces centrifuges et forces de poussée importantes. GB-2 244 525 présente un exemple d'un assemblage de moyeu pour pales d'hélice précontraintes, comprenant des éléments formant des bagues de roulement intérieure et extérieure, la mise en précontrainte étant effectuée à l'aide d'une bague de précontrainte à face filetée conçue pour se visser sur une face à filetage correspondant d'un élément formant bague extérieure d'un roulement extérieur de l'assemblage. Le serrage de la bague de précontrainte applique un effort de mise en précontrainte au roulement extérieur, lequel effort est transmis au roulement intérieur par l'intermédiaire du pied de pale, mettant ainsi en traction le système et calant celui-ci pour le soustraire aux forces centrifuges et de poussée. Le recours à des assemblages à roulements précontraints présente plusieurs inconvénients. Premièrement, si l'un ou l'autre des roulements est du type à rouleaux coniques, il est nécessaire de faire tourner l'assemblage de moyeu sans interruption pendant la mise en précontrainte pour assurer une mise en précontrainte correcte. Deuxièmement, à mesure que s'use l'assemblage, la précontrainte se perd rapidement, ce qui mène à une usure prématurée des roulements et à une défaillance potentielle. Il se peut aussi qu'avec le temps la bague ou l'écrou de précontrainte se desserre. Troisièmement, pour les roulements contenus dans des assemblages tournants tels que des moyeux pour pales d'hélices, où l'axe du roulement est perpendiculaire à l'axe de rotation de l'ensemble, les forces centrifuges subies par l'arbre de pale ont tendance à provoquer la décontrainte d'un ou de plusieurs des roulements dans la configuration à plusieurs étages. Les bagues intérieure et extérieure des roulements risquent de ne plus être alignées. Les trois effets sont provoqués par la relaxation de la précontrainte dans le système en raison du déplacement des pièces les unes par rapport aux autres dans la boucle ou le circuit de précontrainte, les petits déplacements ayant une forte incidence sur la précontrainte retenue. Normalement, la compensation de la décontrainte des roulements s'obtient par une mise en précontrainte supplémentaire afin de compenser les effets de l'usure. De même, si on ne peut pas faire tourner le roulement sans interruption pendant l'assemblage, il est possible d'appliquer un principe similaire consistant à appliquer une précontrainte de compensation. Actuellement, il n'est pas tenu compte de la perte de précontrainte par suite de l'usure. La présente invention propose un assemblage de pales d'hélice comprenant une pluralité de pales d'hélice montées chacune sur un moyeu à l'aide d'au moins un assemblage de roulements, chacune des pales et chacun des assemblages de roulements étant précontraints, la force de précontrainte étant appliquée sur un circuit de précontrainte qui comprend les assemblages de roulements et une partie formant pied des pales, et des moyens de sollicitation élastiques sont présents sur le circuit de précontrainte. Avantageusement, le jeu qui, sinon, serait introduit dans l'assemblage du fait des efforts centrifuges lors du fonctionnement est rattrapé par les moyens de sollicitation élastiques. Ainsi, l'invention préserve la mise en précontrainte de la pale et des roulements. Le jeu peut être provoqué par l'usure d'un roulement, le desserrage de la bague de précontrainte ou tout autre relâchement pouvant survenir dans l'assemblage de pales d'hélice. L'assemblage de pales d'hélice selon l'invention a une grande résistance mécanique et une longue durée de vie. Un autre grand avantage de l'invention est que la précontrainte peut être appliquée sans nécessiter une rotation de l'assemblage de pales d'hélice, en réglant la constante de rappel du moyen de sollicitation pour créer une précontrainte minimale requise. La présente invention propose aussi un procédé de fabrication d'un assemblage de pales d'hélice, comprenant le montage d'une pluralité de pales d'hélice sur un moyeu, chacune à l'aide d'au moins un palier à roulement, grâce à quoi les parties formant pieds des pales d'hélice et les paliers à roulement forment un circuit de précontrainte, et la mise en place d'un moyen de sollicitation élastique sur le circuit de précontrainte avec l'application d'un effort de précontrainte sur le circuit de précontrainte. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé sur lequel : La figure 1 est une vue en coupe d'un assemblage de pales d'hélice passant par le centre de l'ensemble, sur laquelle, à droite de la ligne A-A, est représenté un assemblage de pales d'hélice ne mettant pas en oeuvre l'invention et, à gauche de la ligne A-A, est représenté un assemblage de pales d'hélice selon l'invention. La figure 1 représente une vue en coupe d'un assemblage 1 de pales d'hélice comprenant une pale d'hélice 10 montée sur un moyeu 2 par l'intermédiaire d'un palier à roulement intérieur 3 et d'un palier à roulement extérieur 4. La partie profilée de la pale n'est pas représentée, mais serait tout en haut sur la vue de la figure 1. La ligne A-A représente l'axe de la pale. Une flèche 14 indique la direction de l'effort centrifuge pendant le fonctionnement de l'hélice. La pale 10 a une partie formant pied 11, qui est assujettie entre les paliers à roulements intérieur et extérieur 3, 4. Sur le moyeu sont ordinairement installées 4 ou 6 pales, équidistantes sur le pourtour du moyeu 2, de telle sorte que les efforts centrifuges appliqués à toutes les pales sont transmis par l'intermédiaire du moyeu. Le palier à roulement intérieur 3 est du type roulement à billes et comporte un élément formant bague intérieure 12 et un élément formant bague extérieure 15, qui sont décalés l'un par rapport à l'autre sur l'axe de la pale. La structure du palier à roulement intérieur 3 permet à celui-ci de transmettre au moyeu 2 les efforts centrifuges exercés sur la pale 10. Le palier à roulement extérieur 4 comprend un roulement à rouleaux coniques ayant une bague intérieure 13 et une bague extérieure 7. Le palier à roulement extérieur 4 transmet au moyeu 2 des efforts de poussée de la pale d'hélice dont la direction est indiquée par une flèche 16. L'orientation oblique des bagues intérieure et extérieure du palier à roulement extérieur 4 permet à celui-ci de transmettre également des efforts axiaux. Les paliers à roulement intérieur et extérieur 3, 4 permettent une torsion de la pale autour de son axe, grâce à quoi l'angle de pas des pales peut être modifié. La mise en précontrainte de l'ensemble s'effectue à l'aide d'une bague ou d'un écrou de précontrainte 5, qui vient au contact d'une face extérieure de la bague extérieure 7 du palier à roulement extérieur 4. Dans la forme de réalisation représentée, la bague 5 a une face interne filetée 5a destinée à se visser sur une face externe, à filetage correspondant, de la bague extérieure 7. Lorsqu'on visse la bague 5 sur la bague extérieure 7, elle bute contre un moyen de sollicitation élastique 6 (ou elle bute directement contre le moyeu 2 sur le côté droit de la figure 1), le moyen de sollicitation élastique étant intercalé, selon l'invention, entre la bague de précontrainte 5 et le moyeu 2. La poursuite du vissage de la bague 5 exerce une force de traction pour la mise en précontrainte sur la bague extérieure 7 du palier à roulement extérieur 4. La force est transmise à la partie de pied 11 de la pale par l'intermédiaire du palier à roulement extérieur 4, poussant la partie de pied 11 dans le sens de la flèche 14. La force est en outre transmise au palier à roulement intérieur 3 par l'intermédiaire du pied 11 de la pale et revient ainsi au moyeu 2. De la sorte est défini un circuit de précontrainte comprenant les paliers à roulement intérieur et extérieur 3, 4, le moyen de sollicitation élastique 6, la partie formant pied 11 de la pale et le moyeu 2. Le palier à roulement intérieur 3 et le moyeu 2 sont en compression, tandis que la partie formant pied 11 de la pale est en traction. La bague extérieure 7 du palier à roulement 4 est en traction, alors que les autres pièces du palier à roulement extérieur 4 sont en compression. Le moyen de sollicitation élastique 6 est constitué par un ressort 6 entourant le pourtour de la pale d'hélice et ayant un diamètre correspondant à celui de la bague de précontrainte 5. Le ressort 6 peut être constitué par un ressort du type rondelle, en particulier une rondelle Belleville. Dans la forme de réalisation représentée, deux ressorts Belleville sont montés en série l'un avec l'autre, c'est-à-dire orientés dans des directions mutuellement opposées. La constante élastique du ressort 6 et l'espacement du moyeu 2 et de la bague de précontrainte 5 peuvent être réglés à l'aide de multiples ressorts6 et/ou cales d'épaisseur (non représentées). La constante élastique est choisie afin de produire une force suffisante pour maintenir la précontrainte initiale. En particulier, le ressort est conçu pour se comprimer entièrement pendant le processus de mise en précontrainte. Pendant la fabrication de l'assemblage de pales d'hélice, l'étape d'application d'une force de précontrainte peut être exécutée pendant que l'assemblage de pales d'hélice est immobile. Autrement dit, on n'a pas besoin de faire tourner l'ensemble pendant le processus de mise en précontrainte. Lorsque l'hélice tourne, l'effort centrifuge s'exerçant sur la pale 10 provoque une augmentation de l'effort exercé sur le palier à roulement intérieur 3 et une diminution de l'effort exercé sur le palier à roulement extérieur 4. En cas de précontrainte insuffisante du palier à roulement extérieur 4, le roulement, sous l'effet de conditions cycliques d'efforts de poussée, devient instable et un déplacement latéral relatif survient entre les bagues des roulements et les rouleaux. I1 en résulte une usure prématurée des roulements et finalement une défaillance des bagues ou des rouleaux. Le ressort 6 atténue ce problème. La constante de rappel du ressort est réglée de façon que lorsque l'effort centrifuge complet est appliqué à la pale, la perte de précontrainte résultant du jeu dans l'ensemble soit entièrement palliée par le déploiement du ressort 6. A condition que les contraintes résiduelles du ressort surpassent la précontrainte requise pour stabiliser le palier à roulement extérieur 4, la précontrainte est maintenue. Selon un aspect supplémentaire de l'invention, le déploiement du ressort 6 peut être contrôlé pendant l'utilisation, ce qui constitue un moyen pour indiquer l'ampleur du jeu dans le système et un moyen pour indiquer le moment où il faut procéder à une intervention d'entretien sur l'assemblage de pales d'hélice. On notera enfin que le ressort 6 peut être constitué par un ou plusieurs ressorts Belleville montés en parallèle ou en série pour produire une constante de rappel voulue. REVENDICATIONS1. Assemblage de pales d'hélice comprenant une pluralité de pales (10) d'hélice montées chacune sur un moyeu (2) par l'intermédiaire d'au moins un assemblage de roulements (3, 4), chacune des pales (10) et chacun des assemblages de roulements (3, 4) étant mis en précontrainte, la mise en précontrainte s'effectuant sur un circuit de précontrainte qui comprend une partie formant pied (11) de pale de chaque pale (10) et les assemblages de roulements (3, 4), un moyen de sollicitation élastique (6) étant présent sur le circuit de précontrainte. 2. Assemblage de pales d'hélice selon la revendication 1, dans lequel la partie formant pied (11) de chaque pale (10) est montée dans un palier à roulement intérieur (3) et un palier à roulement extérieur (4) ayant des éléments formant bagues intérieure et extérieure (12, 15), et la mise en précontrainte s'effectue à l'aide d'une bague de précontrainte (5) qui coopère avec la bague extérieure (15) de ce palier à roulement extérieur (4). 3. Assemblage de pales d'hélice selon la revendication 2, dans lequel le moyen de sollicitation élastique (6) est intercalé entre la bague de précontrainte (5) et le moyeu (2). 4. Assemblage de pales d'hélice selon la revendication 1, dans lequel le moyen de sollicitation élastique (6) a une constante élastique choisie afin de produire une force suffisante pour maintenir une précontrainte initiale. 5. Assemblage de pales d'hélice selon la revendication 1, dans lequel le moyen de sollicitation élastique (6) est constitué par un ressort. 6. Assemblage de pales d'hélice selon la revendication 5, dans lequel le ressort (6) est constitué par un ressort du type rondelle. 7. Assemblage de pales d'hélice selon la revendication 6, dans lequel le ressort (6) est constitué par un ou plusieurs ressortsBelleville montés en parallèle ou en série pour produire une constante de rappel voulue. 8. Assemblage de pales d'hélice selon la revendication 1, dans lequel le moyen de sollicitation élastique (6) est entièrement comprimé. 9. Procédé de fabrication d'un assemblage de pales d'hélice, comprenant le montage d'une pluralité de pales (10) d'hélice sur un moyeu (2), chacune à l'aide d'au moins un palier à roulement (3, 4), grâce à quoi une partie formant pied (11) des pales (10) d'hélice et/ou les paliers à roulements (3, 4) forment un circuit de précontrainte, et la mise en place d'un moyen de sollicitation élastique (6) sur le circuit de précontrainte et l'application d'un effort de précontrainte sur le circuit de précontrainte. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape d'application de l'effort de précontrainte est exécutée pendant que l'ensemble (1) de pales est immobile. 11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le moyen de sollicitation élastique (6) est entièrement comprimé lors de l'étape d'application de l'effort de précontrainte. 12. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'effort de précontrainte est appliqué en vissant une bague de précontrainte (5) sur une bague extérieure (15) d'un palier à roulement extérieur (4).