Brevet FR3038881A1 — publié le 20170120

Système de moyeu et systèmes d'hélices Les systèmes d'hélices comportent ordinairement de multiples pales montées sur un moyeu, lequel tourne sous l'action du moteur. Le moyeu définit ordinairement un logement pour un pied de pale d'une pale d'hélice, ainsi que d'éventuels mécanismes de retenue et mécanismes de changement de calage. Les pales peuvent être démontables en escale et retenues sur le moyeu de manière à supporter des charges de fonctionnement dont une composante de force centrifuge qui agit dans une direction parallèle à l'axe longitudinal de la pale d'hélice. Des systèmes de retenue modernes utilisent un ensemble de roulements pour retenir la pale d'hélice sur le moyeu. Chaque pied de pale est retenu dans sa propre emplanture pour y tourner autour d'un axe de changement de calage à l'aide de roulements. On sait mettre les roulements en précontrainte afin de préserver leur stabilité lorsqu'ils sont soumis à de grandes forces centrifuges et de poussée pendant leur fonctionnement. Selon un premier aspect, une forme de réalisation de l'invention concerne un système d'hélice comportant un moyeu partiel ayant une plaque de soutien avec une série de sièges partiels de pieds et une série de colliers de serrage pouvant être montés sélectivement pour servir sur la plaque de soutien, chaque collier définissant un second siège partiel de pied et dans lequel, lorsqu'un collier est monté sur la plaque de soutien, un siège de pied est formé, une pale d'hélice ayant un pied logé dans le siège de pied. Selon un autre aspect, une forme de réalisation de l'invention concerne un moyeu partiel pour système d'hélice, comportant une plaque de soutien avec une série de sièges partiels de pieds, chaque profil définissant partiellement un siège de pied, et une série de colliers de serrage pouvant être montés sélectivement 3038881 2 pour servir sur la plaque de soutien, chaque collier définissant un second siège partiel de pied et dans lequel, lorsqu'un collier est monté sur la plaque de soutien, un siège de pied est formé. Selon encore un autre aspect, une forme de réalisation de 5 l'invention concerne un système d'hélice comportant un moyeu partiel ayant une plaque de soutien avec un profil définissant partiellement un siège de pied et un collier de serrage pouvant être monté sélectivement pour servir sur la plaque de soutien afin de définir un second siège partiel de pied et dans lequel, lorsqu'un 10 collier est monté sur la plaque de soutien, un siège de pied est formé, une pale d'hélice ayant un pied reçu dans le siège de pied, un système de roulement disposé entre le pied et le moyeu partiel, le système de roulement permettant à la pale de tourner dans le moyeu partiel, et un élément de retenue étant monté sur un pourtour 15 extérieur de la plaque de soutien et un pourtour extérieur du collier et conçu pour retenir la pale d'hélice dans le siège de pied. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : 20 -la Figure 1 est une vue en perspective d'un système d'hélice comportant des pales d'hélice et un système de moyeu partiel selon une forme de réalisation de l'invention ; -la Figure 2 est une vue en perspective d'un système de moyeu partiel utilisable dans le système d'hélice de la Figure 1 ; 25 -la Figure 3 est une vue éclatée du système de moyeu partiel de la Figure 2 ; -la Figure 4 est une vue en coupe d'une partie du système de moyeu partiel de la Figure 2 avec une partie d'une pale d'hélice pouvant être incluse dans le système d'hélice de la Figure 1 ; et 3038881 3 -la Figure 5 est une vue en perspective d'une autre forme de réalisation possible d'un système de moyeu partiel utilisable dans le système de la Figure 1. Des formes de réalisation de l'invention concernent un 5 système de moyeu partiel pour retenir des pales d'hélice et un système d'hélice comportant un tel système de moyeu partiel. Les systèmes de moyeux selon la technique antérieure soit sont une seule pièce monobloc définissant un logement, soit sont divisés en deux pour créer une partie avant et une partie arrière qui, 10 lorsqu'elles sont assemblées l'une avec l'autre, définissent un logement. Les moyeux monoblocs et ceux en deux parties ont les uns et les autres une forme complexe, ce qui aboutit à un usinage plus difficile et un coût plus élevé. En outre, les moyeux monoblocs et ceux en deux parties accroissent tous la complexité de 15 l'assemblage et de la remise en état du système d'hélice. Des formes de réalisation de l'invention comportent un système de moyeu partiel avec une plaque arrière de soutien munie d'un collier de serrage pour chaque pale d'hélice, ce qui a pour effet d'abaisser le coût du système de moyeu et de faciliter l'assemblage et la remise 20 en état puisque, à titre d'exemple nullement limitatif, seulement une partie du moyeu nécessite un démontage. La Figure 1 représente un système d'hélice 10 comportant un système de moyeu partiel 12, une coiffe 13 et plusieurs pales 14 d'hélice. Le système de moyeu partiel 12 tourne autour de l'axe de 25 l'hélice et présente un moyen pour fixer de multiples pales 14. Le système de moyeu partiel 12 peut fixer n'importe quel nombre de pales 14 d'hélice. Ordinairement, une pale 14 d'hélice est dotée d'une forme aérodynamique vrillée et peut être composée de toute matière adéquate dont, à titre nullement limitatif, des matières 30 métalliques ou composites. La pale 14 d'hélice peut être démontable en escale, ce qui offre des avantages quant aux coûts et à la 3038881 4 maintenance. L'expression "démontable en escale" indique que la pale 14 d'hélice peut être déposée et remise en place sur le terrain. Les aubes 14 d'hélices démontables en escale peuvent être montées sur le système de moyeu partiel 12 et doivent être retenues tout en 5 permettant un mouvement relatif de rotation. Bien qu'un exemple de système d'hélice d'aéronef ait été illustré, n'importe quelle structure ou embarcation sur laquelle est installée une hélice, une turbine ou une soufflante à une ou plusieurs pales(s) peut utiliser des formes de réalisation de l'invention décrite ici. 10 La Figure 2 illustre plus clairement le fait que le système de moyeu partiel 12 comporte une première pièce ou plaque de soutien 20 ayant une série de sièges partiels 22 de pieds de pales. Dans la présente description, une "série" peut comprendre n'importe quel nombre, dont un. Une série de colliers de serrage 30 peut être 15 montée sélectivement sur et coopérer avec la plaque de soutien 20. Chaque collier 30 définit un siège partiel de pied. Quand un collier 30 coopère avec la plaque de soutien, les sièges partiels de pieds de la plaque de soutien 20 et le collier 30 forment un logement de pale ou siège 24 de pied de pale. La plaque de soutien 20 et les colliers 20 30 peuvent coopérer de n'importe quelle manière adéquate dont, à titre nullement limitatif, à l'aide de toutes pièces de fixation appropriées 32. En outre, un capot 34 peut être monté sur et coopérer avec la série de colliers 30 Le capot 34 peut être formé de n'importe quelle 25 manière adéquate et peut être inclus dans le système de moyeu partiel 12 pour contribuer à empêcher l'entrée de corps étrangers dans le système de moyeu partiel 12. Au moins une ouverture 36 peut être incluse dans le capot 34 pour recevoir un vérin hydraulique pour un dispositif de commande de calage (non 30 représenté). Le système de moyeu partiel 12 comportant la plaque de soutien 20, les colliers 30 et le capot 34 peut être en n'importe 3038881 5 quelle matière appropriée, dont des matières métalliques ou composites. La Figure 3 illustre plus clairement le fait que la plaque de soutien 20 du système de moyeu partiel 12 comprend une partie 5 formant plaque 40 avec des parties profilées 42 formant les sièges partiels 22 de pieds s'étendant vers le haut depuis la partie formant plaque 40 sur son pourtour 44. Bien qu'aucun autre détail n'ait été illustré, la plaque de soutien 20 du système de moyeu partiel 12 est sur une face arrière du système d'hélice et constitue une surface de 10 montage sur un moteur. Ainsi, la plaque de soutien 20 peut comprendre n'importe quels moyens permettant de monter le système de moyeu partiel 12 sur le moteur. Chaque collier de serrage 30 comprend également des parties profilées 50 à l'intérieur de celui-ci, lesquelles forment un siège 15 partiel de pied de pale. Les colliers 30 et le capot 34 peuvent être fixés à la plaque de soutien 20 à l'aide de pièces de fixation 32. Les pièces de fixation 32 peuvent être toutes pièces de fixation adéquates dont, à titre nullement limitatif, les écrous 52 et les boulons 54 représentés. 20 La Figure 4 représente une partie d'un exemple de système d'hélice 10 comportant le système de moyeu partiel 12 et représentant seulement une partie d'une seule pale 14 d'hélice dans celui-ci. Bien qu'une pluralité de pales 14 à espacement circonférentiel puissent être supportées dans le système de moyeu 25 partiel 12 comme illustré sur la Figure 1, seule une partie d'une pale 14 d'hélice est représentée, pour plus de clarté, sur les autres figures. L'avant 62 et l'arrière 64 sont également indiquées. Une partie de la pale 14 d'hélice, par exemple un pied 70 de pale avec une éventuelle plaque de précontrainte 72, peut être reçue 30 dans le siège 24 de pied. De la sorte, le siège 24 de pied constitue une emplanture pour un pied 70 de la pale 14 d'hélice à insérer. Le 3038881 6 pied 70 peut comprendre, à titre nullement limitatif, un manchon extérieur ou une partie faisant corps avec la pale 14 d'hélice. Un système de roulement 80 peut être disposé entre le pied 70 et la plaque de soutien 20 et le collier 30 du système de moyeu 5 partiel 12. Le système de roulement 80 permet à la pale 14 d'hélice de tourner dans le système de moyeu partiel 12. Dans l'exemple illustré, de multiples systèmes de roulements 80 sont disposés entre le pied 70 et le système de moyeu partiel 12. Plus particulièrement, un système de roulement interne 82 et 10 un mécanisme de roulement externe 84 sont inclus. Les multiples systèmes de roulements peuvent comprendre n'importe quel type de système adéquat dont, à titre nullement limitatif, un système de roulement à rouleaux parallèles, un système de roulement à billes ou un système de roulement à rouleaux coniques. En outre, un ou 15 plusieurs des multiples systèmes de roulements 80 peut/peuvent être mis en précontrainte. Le profil et un intérieur du collier sont conçus pour définir un siège de pied profilé 24. Des profils sur la plaque de soutien 20 et l'intérieur du collier 30 définissent un siège de pied profilé 24, ce qui facilite la mise en place des systèmes de 20 roulements 80. La surface intérieure du collier 30 a été représentée comme ayant le même profil que les sièges partiels 22 de pieds de la plaque de soutien 20. Par ailleurs, un dispositif de commande de calage (non représenté) peut être inclus dans le système de moyeu partiel 12 et 25 peut servir à modifier le calage des pales 14 d'hélice en faisant tourner la pale 14 d'hélice pour changer l'orientation de l'angle d'attaque de la pale 14 d'hélice comme illustré par les flèches 19. Les systèmes de roulements 80 peuvent faciliter la rotation de la pale 14 d'hélice pendant le réglage du calage. 30 Le système de moyeu partiel 12 enveloppe efficacement le pied 70 quand la plaque de soutien 20 et les colliers 30 coopèrent. 3038881 Une pièce de retenue 86 peut coopérer sélectivement avec le système de moyeu partiel 12 et peut être conçue pour retenir le pied 70, et donc la pale 14 d'hélice, dans le système de moyeu partiel 12 quand la pièce de retenue 86 est montée sur le système de moyeu, partiel 12. Plus particulièrement, la pièce de retenue 86 peut être montée sur un pourtour extérieur de la plaque de soutien 20 et un pourtour extérieur du collier 30 et être conçue pour retenir la pale 14 d'hélice dans le siège 24 de pied. Dans l'exemple illustré, la, pièce de retenue 86 comprend un évidement 90 à travers lequel peut 10 passer la pale 14 d'hélice et a des dimensions destinées à permettre à la pale 14 d'hélice de tourner dans celui-ci. La pièce de retenue 86 peut être montée sur la plaque de soutien 20 et les colliers de serrage 30 à l'aide de tout mécanisme de fixation approprié. Il est possible d'utiliser n'importe quelle pièce de retenue adéquate dont, 15 à titre nullement limitatif, des pièces de fixation individuelles pour autant que la pale 14 d'hélice puisse être correctement retenue pendant sa rotation. Par ailleurs encore, un écrou annulaire 88 peut être inclus entre la pièce de retenue 86 et le mécanisme de roulement externe 20 84, L'écrou annulaire 88 peut être conçu pour contribuer à la mise en précontrainte du mécanisme de roulement externe 84 et pour contribuer à retenir la pale 14 d'hélice. La pièce de retenue 86 peut placer l'écrou annulaire 88 de façon qu'il reçoive étroitement le mécanisme de roulement externe 84 dans le système de moyeu 25 partiel 12 e qu'il ne permette pas de mouvement dans le siège 24 de pied. La pièce de retenue >86 peut servir d'épaulement externe pour empêcher l'écrou annulaire 88, le pied 70 et le mécanisme de palier externe 84 de bouger radialement. De la graisse ou un autre lubrifiant peut être utilisé pour lubrifier les systèmes de roulements 30 80 et un ou plusieurs joints d'étanchéité peuvent être présents dans le système de moyeu partiel 12. A titre d'exemple nullement 3038881 8 limitatif, un joint d'étanchéité 92 peut être logé dans une partie de la pièce de retenue 86. En fonctionnement, un moteur communique un mouvement de rotation au système de moyeu partiel 12 et les pales 14 d'hélice 5 convertissent le mouvement de rotation en force propulsive. Plus particulièrement, la plaque de soutien 20 constitue une surface de montage sur le moteur et sert d'élément de structure qui transmet le couple du moteur à la pale 14 d'hélice. Comme la pièce de retenue 86 et les colliers 30 sont amovibles, la pale 14 d'hélice peut être 10 facilement remplacée. La Figure 5 représente un système de moyeu partiel 112 selon une seconde forme de réalisation de l'invention. La seconde forme de réalisation du système de moyeu partiel 112 est similaire à la première forme de réalisation du système de moyeu partiel 12. 15 Par conséquent, les pièces identiques seront désignées par des repères identiques augmentés de 100, étant entendu que, sauf mention contraire la description des pièces identiques de la première forme de réalisation vaut pour la seconde forme de réalisation. La seule différence est que le système de moyeu partiel 20 112 ne comprend pas le capot présent dans la première forme de réalisation. A tous autres égards, la forme de réalisation de la Figure 5 à une structure et un fonctionnement identiques à ceux de la première forme de réalisation illustrée sur la Figure 2. Bien que les formes de réalisation décrites plus haut 25 utilisent l'expression "plaque de soutien" et décrivent la plaque de soutien comme se trouvant à l'arrière, selon une autre possibilité la plaque de soutien peut être à l'avant et les colliers de serrage peuvent être à l'arrière. Dans ce cas, la plaque de soutien peut encore constituer une surface de montage sur le moteur. 30 Les formes de réalisation décrites plus haut offrent divers avantages, dont l'allègement des systèmes de moyeu et d'hélice, ce 3038881 qui réduit les coûts d'exploitation. En outre, les systèmes de moyeux partiels décrits plus haut peuvent être formés facilement et ont un coût réduit en comparaison des moyeux selon la technique antérieure. Les formes de réalisation décrites plus haut facilitent 5 aussi l'assemblage et la remise en état. Par ailleurs, les formes de réalisation décrites plus haut permettent un remplacement en escale de la pale d'hélice. Dans la mesure où cela n'a pas déjà été décrit, les différents détails et structures des diverses formes de réalisation peuvent être 10 utilisés à volonté en combinaison les uns avec les autres. Le fait qu'un détail ne soit pas illustré dans la totalité des formes de réalisation ne doit pas être interprété comme signifiant qu'il ne peut pas l'être, cela n'ayant pour but que de rendre la description plus concise. Ainsi, les divers détails des différentes formes de 15 réalisation peuvent être mêlés et adaptés a volante pour former de nouvelles formes de réalisation, que les nouvelles formes de réalisation soient expressément décrites ou non. Toutes les combinaisons ou permutations de détails décrites ici sont couvertes par le présent exposé. REVENDICATIONS1. Système d'hélice (10), comportant un moyeu partiel (12) comprenant ; une plaque de soutien (20) avec une série de sièges partiels (22) de pieds ; et une série de colliers de serrage (30) pouvant être montés 10 sélectivement pour servir sur la plaque de soutien (20), chaque collier (30) définissant un second siège partiel (24) de pied et dans lequel, lorsqu'un collier (30) est monté sur la plaque de soutien (20), un siège de pied est formé ; et une pale (14) d'hélice ayant un pied (70) reçu dans le siège 15 (24) de pied. 2. Système d'hélice selon la revendication 1, dans lequel la plaque de soutien (20) du moyeu partiel (12) est à l'arrière du _système _d'hélice (10) et peut constituer une surface de montage sur un moteur. 20 3. Système d'hélice (10) selon la revendication 1, dans lequel la plaque de soutien (20) comprend une plaque profilée sur le pourtour de laquelle sont espacés les sièges de la série de sièges partiels (22) de pieds. 4. Système d'hélice (10) selon la revendication 1, dans lequel 25 les colliers de serrage (30) sont fixés à la plaque de soutien (20). 5. Système d'hélice (10) selon la revendication 1, comportant en outre un capot (34) monté sur et coopérant avec la série de colliers (30). 6. Système d'hélice (10) selon la revendication 5, dans lequel 30 le capot (34) comprend au moins une ouverture (36) conçue pour recevoir une partie du système d'hélice (10). 3038881 11 7. Système d'hélice (10) selon la revendication 1, comportant en outre une pièce de retenue (86) montée sélectivement pour servir sur le moyeu partiel (12) et conçue pour retenir le pied (30) de la pale (20) d'hélice dans le moyeu partiel (12) quand la pièce de retenue (86) est montée sur le moyeu partiel (12). 8. Système d'hélice (10) selon la revendication 7, comportant en outre un système de roulement (80) disposé entre le pied (70) et le moyeu partiel (12), le système de roulement (80) permettant à la pale (14) d'hélice de tourner dans le moyeu partiel (70). 9. Système d'hélice (10) selon la revendication 8, dans lequel le système de roulement (80) comprend un système de roulement à rouleaux parallèles, un système de roulement à billes ou un système de roulement à rouleaux coniques. 10. Système d'hélice (10) selon la revendication 8, dans lequel de multiples systèmes de roulements (80) sont disposés entre le pied (70) et le moyeu partiel (12) et au moins un parmi les multiples systèmes de rouleaux (80) est mis en précontrainte. 11. Système d'hélice (10) selon la revendication 8, comportant en outre un joint d'étanchéité (92) situé dans une partie de la pièce de retenue (86). 12. Système d'hélice (10) selon la revendication 11, dans lequel la pièce de retenue (86) est une pièce de fixation individuelle. 13. Moyeu (12) pour système d'hélice (10), comportant : une plaque de soutien (20) avec une série de sièges partiels (22) de pieds, chaque profil définissant partiellement un siège 22 de pied ; et une série de colliers de serrage (30) pouvant être montés sélectivement pour servir sur la plaque de soutien (20), chaque collier (30) définissant un second siège partiel (24) de pied et dans 3038881 12 lequel, lorsqu'un collier (30) est monté sur la plaque de soutien (20), un siège (24) de pied est formé. 14. Moyeu (12) selon la revendication 13, dans lequel la plaque de soutien (20) comprend une plaque profilée sur le pourtour 5 de laquelle sont espacés les sièges de la série de sièges partiels (22) de pieds. 15. Moyeu (12) selon la revendication 13, dans lequel les colliers (30) sont fixés à la plaque de soutien (20). 16. Moyeu (12) selon la revendication 13, comportant 10 en outre un capot (34) monté sur et coopérant avec la série de colliers (30). 17. Moyeu (12) selon la revendication 16, dans lequel le capot (34) comprend au moins ouverture (36) conçue pour recevoir une partie du système d'hélice (10). 15 18. Système d'hélice (10), comportant : un moyeu partiel (12) comprenant : une plaque de soutien (20) avec un profil (22) de pieds, chaque profil définissant partiellement un siège (22) de pied ; et un collier de serrage (30) pouvant être monté sélectivement 20 pour servir sur la plaque de soutien (20) afin de définir un second siège partiel (24) de pied et dans lequel, lorsqu'un collier (30) est monté sur la plaque de soutien (20), un siège (22) de pied est formé ; une pale (14) d'hélice ayant un pied (70) reçu dans le 25 siège (22) de pied ; un système de roulement (80) disposé entre le pied (70) et le moyeu partiel (12), le système de roulement (80) permettant à la pale (14) de tourner dans le moyeu partiel (12) ; et une pièce de retenue (86) montée sur un pourtour extérieur 30 de la plaque de soutien (20) et un pourtour extérieur du collier (30) 3038881 13 et conçue pour retenir la pale (14) d'hélice dans le siège (22) de pied. 19. Système d'hélice (10) selon la revendication 18, dans lequel le moyeu partiel (22) comprend une plaque de soutien (20) avec de multiples sièges partiels (22) de pieds et des colliers complémentaires (30) définissant de multiples sièges (24) de pieds. 20. Système d'hélice (10) selon la revendication 18, dans lequel le profil et un intérieur du collier sont conçus pour définir un siège de pied profilé (24).