Brevet FR3049572A1 — publié le 20171006

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un système de commande de pas d'hélice. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE De manière connue, une hélice comprend un ensemble de pales prévues pour être entraînées en rotation par un arbre d'hélice. Dans le cas d'hélices à pas variable, chacune de ces pales est configurée pour pouvoir pivoter autour de son axe longitudinal, cet axe étant disposé dans une direction radiale de l'hélice. Un système de commande de pas d'hélice est prévu pour faire varier le pas de l'hélice, c'est-à-dire faire varier l'angle formé par les pales par rapport à la direction de l'axe de l'hélice, qui est aussi la direction de l'arbre d'hélice. Un tel système est présenté par exemple par le document US8,167,553, dont la figure 2 est reproduite en annexe (Figure 1). Ce document présente ainsi un système 10 de commande de pas d'hélice agencé de manière à commander le pas de l'hélice 50 d'un moteur d'avion. L'hélice 50 comporte des pales 52 montées radialement autour d'un arbre d'hélice 60. L'arbre d'hélice 60 est un arbre creux, dont l'extrémité est fermée par une paroi 62. A proximité de cette extrémité, sur la périphérie de l'arbre 60 sont aménagés des ouvertures radiales 64 de fixation de pales. Dans chacune des ouvertures radiales 64 est fixée une pale 52. Les pales 52 sont fixées de manière à pouvoir pivoter autour de leur axe longitudinal Z (qui est un axe radial pour l'hélice 50), grâce à des roulements à billes 54. Le système 10 de commande de pas d'hélice comporte un dispositif d'orientation de pales 20. Ce dispositif 20 comporte un élément de commande rotatif constitué par une vis sans fin 22, disposée de manière coaxiale à l'axe X de l'arbre d'hélice 60. La vis sans fin 22 est maintenue en position fixe hormis la possibilité de rotation autour de son axe X - à l'intérieur de l'arbre 60, par des roulements à billes 21. Le dispositif d'orientation de pales 20 comprend en outre une noix 26, disposée sur la vis sans fin 22. 304 95 72 2 La noix 26 est liée à l'arbre d'hélice de manière à avoir en permanence exactement la même vitesse de rotation que celui-ci. Cette liaison dans ce mode de réalisation est constituée par un doigt de retenue 23. 5 En outre, la noix 26 est reliée aux pales de telle sorte que la position axiale de la noix (suivant l'axe X de l'hélice) détermine les positions angulaires des pales. Dans ce but, le pied de chacune des pales 52 présente un manneton décentré 55, qui s'étend perpendiculairement à l'axe Z de la 10 pale. L'extrémité du manneton 55 opposée à l'axe Z présente un doigt d'attache 56, qui s'étend à partir du manneton suivant la direction radiale vers l'axe X de l'hélice. Pour chaque pale 52, la noix 26 comporte une encoche 28 prévue pour recevoir le doigt d'attache 56 de la pale considérée. Lorsque la noix 15 26 se déplace axialement suivant l'axe X de l'hélice sous l'effet d'une rotation de la vis sans fin 22, les doigts d'attache 56 se déplacent de la même valeur. Sous l'effet de ce déplacement, chacune des pales 52 pivote autour de son axe Z. Ce mouvement de pivotement place les pales 52 dans la position angulaire désirée. 20 Lorsque l'hélice tourne, pour que le pas de l'hélice reste constant la vitesse de rotation de la vis sans fin 22 doit donc être strictement égale à la vitesse de rotation de l'hélice 50, afin d'éviter un déplacement de la noix 26 sur la vis 22. Inversement pour changer le pas de l'hélice, il faut qu'il y ait une 25 différence de vitesse de rotation entre l'hélice et la vis sans fin 22. Le sens du changement de pas de l'hélice dépend donc de la relation entre la vitesse de rotation de la vis sans fin 22, et la vitesse de rotation de l'arbre d'hélice 60 : Lorsque la vis sans fin 22 est entraînée en rotation à une vitesse 30 supérieure à celle de l'arbre 60, la noix 26 se déplace dans une première direction axiale pour faire varier le pas de l'hélice dans un premier sens ; inversement, lorsque la vis sans fin 22 est entraînée en rotation à une vitesse inférieure à celle de l'arbre 60, la noix se déplace dans une deuxième direction axiale pour faire varier le pas de l'hélice 50 dans un 35 sens opposé. 304 95 72 3 La vis sans fin 22 associée à la noix 26 constitue donc un dispositif 20 d'orientation de pales, qui permet de placer les pales 52 dans les positions angulaires souhaitées, c'est-à-dire les positions correspondant au pas d'hélice souhaité. La position angulaire de la vis sans fin 22 (plus 5 précisément, la position angulaire relative par rapport à l'arbre d'hélice 60,) détermine l'orientation imposée aux pales 52. Pour actionner le dispositif 20 d'orientation de pales, le système de commande de pas d'hélice 10 présente en outre une transmission 30, entraînée par un moteur 40. Le moteur 40 est un moteur électrique, avec 10 un rotor 42 comprenant notamment un arbre sur lequel est montée une roue dentée 44. La transmission 30 est constituée par un train épicycloïdal. Celui-ci transmet le couple transmis par la roue dentée 40 à la vis sans fin 22 (élément de commande rotatif du dispositif 20 d'orientation de pales). 15 La transmission 30 est constituée essentiellement par un anneau 32 à double denture 321,322, qui constitue son organe d'entrée, et par une roue dentée planétaire 34, ou satellite 34, qui constitue son organe de sortie 34. L'anneau 32 est supporté par l'arbre d'hélice 60 au moyen de deux roulements à billes 33. La denture 321 est une denture externe, qui 20 engrène la roue dentée 44 : la roue dentée 44 du rotor du moteur 40 entraîne l'anneau 32 par l'intermédiaire de cette denture 321. La denture 322 est une denture interne, qui engrène la roue dentée 34. La roue dentée planétaire 34 est supportée par l'arbre 60 ; son axe 341 tourne donc avec l'arbre 60. 25 L'extrémité de la vis sans fin 22 qui est du côté opposé à la paroi 62 est constituée par une roue dentée 36. La denture de cette roue engrène celle de la roue dentée 34. Ainsi, la rotation du rotor 42 du moteur 40 est transmise à la vis sans fin 22 par l'intermédiaire de la transmission 30. Cette transmission 30 fait intervenir un rapport de transmission R, c'est-à-dire que la vitesse de rotation de la vis sans fin 22 autour de l'axe X est égale à la vitesse de rotation de l'anneau 32, multipliée par le coefficient R. L'expression 'rapport de transmission' désigne ici le rapport des vitesses de rotation respectivement de l'organe entraîné par l'organe de 35 sortie de la transmission et de l'organe d'entrée de la transmission. 304 95 72 4 Le système 10 de commande de pas d'hélice est configuré de telle sorte que, lorsque l'organe d'entrée 32 de la transmission 30 est entraîné à une vitesse de rotation appropriée (fonction de la vitesse de rotation de l'arbre 60 et du pas souhaité), la transmission 30 entraîne le rotor 22 du 5 dispositif d'orientation de pales 20 à une vitesse de rotation telle que le dispositif d'orientation de pales 20 place les pales 52 dans les positions angulaires souhaitées. Le système de commande de pas d'hélice 10 permet de faire varier le pas de l'hélice 50 et ainsi, de modifier la puissance demandée au 10 moteur de l'avion. Ce système présente cependant un inconvénient. En effet, il nécessite qu'un moteur électrique fonctionne en permanence pendant le vol. En effet, le moteur 40 est sollicité à tout instant pour entraîner en rotation la vis sans fin 22 et donner à celle-ci ait 15 une vitesse de rotation égale à celle de l'arbre d'hélice 60, ou du moins voisine de cette vitesse. Du fait de ce fonctionnement permanent, le système de commande 10 présente une consommation d'énergie élevée, et une usure relativement rapide. PRESENTATION DE L'INVENTION 20 L'objectif de l'invention est de remédier à cet inconvénient et de proposer un système de commande du pas d'hélice du type présenté en introduction, présentant une consommation d'énergie réduite et une usure faible. Cet objectif est atteint au moyen d'un système de commande de 25 pas d'hélice pour une hélice comportant des pales prévues pour être entraînées en rotation par un arbre d'hélice, chaque pale étant configurée pour pivoter autour d'un axe sensiblement radial de la pale, le système comportant : l'arbre d'hélice ; 30 un dispositif d'orientation de pales comprenant un élément de commande rotatif, apte à placer les pales dans des positions angulaires correspondant à un pas d'hélice souhaité en fonction d'une rotation relative dudit élément de commande rotatif par rapport à l'arbre d'hélice ; une transmission présentant un organe de sortie, couplé en rotation 35 avec l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales ; et dans lequel : 3049572 5 la transmission comprend un variateur de vitesse ayant un rotor d'entraînement, un rotor de commande et un rotor de sortie ; lesdits rotors d'entraînement, de commande et de sortie sont couplés en rotation respectivement à un organe d'entraînement qui est 5 l'arbre d'hélice, un organe de commande et à l'organe de sortie de la transmission, et par suite, des vitesses de rotation des rotors d'entraînement, de commande et de sortie sont proportionnelles respectivement à des vitesses de rotation des organes d'entraînement, de commande et de sortie de la transmission ; et 10 le variateur de vitesse est configuré pour entraîner en rotation le rotor de sortie à une vitesse qui est une première fonction prédéterminée des vitesses de rotation des rotors d'entraînement et de commande. Il s'ensuit que la vitesse de rotation de l'organe de sortie de la transmission est une deuxième fonction prédéterminée des vitesses de 15 rotation des organes d'entraînement et de commande. Cette deuxième fonction se déduit de la première fonction en prenant en compte les coefficients multiplicateurs existant respectivement entre les vitesses de rotation des rotors d'entraînement, de commande et de sortie et les vitesses de rotation des organes d'entraînement, de commande et de 20 sortie de la transmission. Dans ce système de commande, le variateur de vitesse sert à entraîner, directement ou indirectement, l'organe de sortie de la transmission. Grâce au variateur de vitesse, la puissance mécanique délivrée par la transmission ne provient plus du moteur, ou tout au moins 25 ne provient plus seulement du moteur, mais provient alors également au moins en partie de l'arbre d'hélice. Par suite, par rapport au système de commande de pas d'hélice décrit précédemment, le système selon l'invention permet avantageusement de réduire la consommation d'énergie. 30 La principale différence entre le système de commande de pas d'hélice selon l'invention, défini ci-dessus, et le système proposé par le document US8,167,553, tient à l'utilisation d'un variateur de vitesse à deux entrées, le rotor d'entraînement et le rotor de commande, couplés respectivement aux organes d'entraînement et de commande de la 35 transmission, à la place d'une simple transmission du couple produit par un moteur externe (le moteur 40). 3049572 6 Le variateur de vitesse est un dispositif comprenant trois rotors, configurés pour être mis en rotation relative les uns par rapport aux autres. Le variateur de vitesse a pour fonction d'entraîner le rotor de sortie de telle sorte que la vitesse de rotation de ce rotor soit fonction (la 5 'première fonction') des vitesses de rotation des deux rotors d'entrée. Les rotors d'entraînement et le rotor de sortie sont couplés respectivement aux organes d'entraînement et de commande de la transmission, et à l'organe de sortie de la transmission. Aussi, chacun de ces rotors soit est lui-même un des organes - d'entraînement, de 10 commande ou de sortie selon le cas - de la transmission, soit est relié à l'un des organes - d'entraînement, de commande ou de sortie selon le cas - de la transmission. Un couplage entre deux éléments signifie ici que les vitesses de rotation respectives des deux éléments couplés sont à chaque instant 15 proportionnelles l'une à l'autre. Ce couplage peut être réalisé par tout moyen (engrenage, train d'engrenages, courroie(s),..), notamment mécanique, magnétique ou autre. Le système de commande est agencé de telle sorte que l'organe d'entraînement de la transmission est l'arbre d'hélice ; l'organe de 20 commande de la transmission est conçu pour être entraîné par un moteur ou autre, par exemple un moteur électrique. Comme l'organe d'entraînement de la transmission est l'arbre d'hélice, le système de commande selon l'invention permet d'éviter de consommer l'énergie stockée dans les réserves d'énergie de la machine (par exemple, de 25 l'énergie électrique stockée dans des accumulateurs). La transmission est ainsi agencée de manière à transmettre le mouvement de rotation de l'arbre d'hélice à l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales. Avantageusement, la transmission présente un rapport de 30 transmission commandable, grâce à la présence du variateur de vitesses à double entrée : le rapport de transmission de la transmission peut être contrôlé en faisant varier la vitesse de rotation de l'organe de commande de la transmission, couplé avec le rotor de commande du variateur. Dans un mode de réalisation, le dispositif d'orientation de pales est 35 agencé de telle manière que lorsque les vitesses de rotation de l'arbre d'hélice et de l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de 3049572 7 pales sont égales, le pas de l'hélice ne varie pas. Avantageusement, ce mode de réalisation permet que le rapport de transmission de la transmission puisse évoluer dans une plage située autour de la valeur 1. Dans ce mode de réalisation, le pas d'hélice est piloté à l'aide du 5 système de commande de la manière suivante : Si l'on veut conserver un pas d'hélice constant, on entraîne en rotation l'organe de commande de la transmission de telle sorte que le rapport de transmission soit égal à un. La transmission entraîne alors l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales en 10 rotation à la même vitesse que l'arbre d'hélice, d'où il s'ensuit que le pas de l'hélice reste inchangé. Inversement, en faisant varier le rapport de transmission pour qu'il soit supérieur à un ou inférieur à un, on agit sur l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales de manière à provoquer un 15 changement de pas de l'hélice. Dans un mode de réalisation, le rotor de sortie est couplé en rotation avec l'organe de sortie via un dispositif de démultiplication. Celui-ci de préférence peut notamment présenter un facteur de démultiplication S compris entre 0,2 et 5, et de référence compris entre 0,6 et 2. 20 Dans un mode de réalisation, la transmission est agencée de telle sorte que lorsque la vitesse de rotation de l'organe de commande est nulle, l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales est entraîné à une vitesse de rotation pour laquelle le pas de l'hélice ne varie pas. 25 Grâce à cet agencement, lorsque l'on veut conserver un pas d'hélice constant, il n'est pas nécessaire d'actionner l'organe de commande de la transmission ; en d'autres termes, si celui-ci est actionné par un moteur, il n'est alors pas nécessaire d'actionner le moteur. Par conséquent, avantageusement dans ce mode de réalisation la transmission ne 30 consomme aucune puissance (du moins prélevée via l'organe de commande du variateur) pendant les phases durant lesquelles le pas de l'hélice est maintenu constant. Lorsque le dispositif d'orientation de pales est agencé de telle manière que lorsque les vitesses de rotation de l'arbre d'hélice et de 35 l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales sont 3049572 8 égales, le pas de l'hélice ne varie pas, cette propriété se traduit de la manière suivante : Dans ce cas, la transmission doit être agencée de telle sorte que son rapport de transmission soit égal à un lorsque la vitesse de rotation de 5 l'organe de commande est nulle. Ainsi, la vitesse de rotation de l'organe de sortie est égale à celle de l'organe d'entraînement (c'est-à-dire l'arbre d'hélice) quand la vitesse de rotation de l'organe de commande est nulle ; dans ces conditions, le pas de l'hélice ne varie pas. Dans un mode de réalisation, la transmission est agencée de telle 10 sorte que la vitesse de rotation de l'organe de sortie est une somme de la vitesse de rotation de l'organe d'entraînement et d'une valeur fonction de la vitesse de rotation de l'organe de commande. Cette dernière valeur peut notamment être proportionnelle à la vitesse de rotation de l'organe de commande. 15 De préférence, la valeur fonction de la vitesse de rotation de l'organe de commande est nulle quand la vitesse de rotation du rotor de commande est nulle : il s'ensuit alors que la vitesse de rotation de l'organe de sortie, et donc de l'élément de commande rotatif qui pilote les changements de pas d'hélice, est égale à celle de l'arbre d'hélice quand la 20 vitesse de rotation de l'organe de commande est nulle. Cette propriété est bien sûr particulièrement avantageuse lorsque le dispositif d'orientation de pales est agencé de telle manière que lorsque les vitesses de rotation de l'arbre d'hélice et de l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales sont égales, le pas de l'hélice ne 25 varie pas. Différents modes de réalisation peuvent être adoptés pour le dispositif d'orientation de pales. Dans un mode de réalisation, l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales est une vis sans fin, et le dispositif 30 d'orientation de pales comprend en outre une noix, disposée sur la vis sans fin, et reliée aux pales de telle sorte qu'une position axiale de la noix détermine les positions angulaires des pales. La noix est prévue pour se déplacer axialement le long de la vis sans fin lorsque celle-ci est mise en rotation autour de son axe longitudinal. 35 Le dispositif d'orientation de pales peut notamment être analogue à celui divulgué par le brevet US8,167,553 cité précédemment. 304 95 72 9 Dans un autre mode de réalisation, l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales est un rotor de réglage de pas comportant une tige d'actionnement radiale pour chacune des pales, chaque tige d'actionnement étant configurée pour engager une pale et 5 imposer à celle-ci une position angulaire souhaitée. Un dispositif d'orientation de pales de ce type est par exemple divulgué par le brevet FR2992376. Selon une possibilité concernant le mode de réalisation cité précédemment, l'arbre d'hélice comporte en outre un doigt radial pour 10 chacune des pales, chaque doigt radial étant engagé avec une pale de manière à contraindre ladite pale à pivoter autour d'un axe du doigt radial ; et pour chaque pale, la tige d'actionnement et le doigt radial associés à la pale sont situés axialement à distance l'un de l'autre, d'où il s'ensuit qu'une rotation relative du rotor de réglage de pas par rapport à l'arbre 15 d'hélice impose une rotation correspondante des pales autour des axes desdits doigts radiaux. Différents modes de réalisation peuvent également être adoptés pour la transmission. Dans un mode de réalisation, la transmission est agencée de telle 20 sorte que l'organe d'entraînement et l'organe entraîné par l'organe de sortie de la transmission tournent nécessairement dans le même sens (On suppose donc implicitement que leurs axes de rotation sont parallèles). Le rapport de transmission de la transmission est donc positif. Cet agencement est optionnel mais facilite la réalisation de la transmission. 25 Dans un mode de réalisation, dans le cas où le rotor de sortie est couplé en rotation avec l'organe de sortie via un train d'engrenages, le variateur de vitesse et le train d'engrenage sont de préférence agencés de telle sorte que lorsque la vitesse de rotation de l'organe de commande est nulle, le rapport de transmission (S) du variateur de vitesse est égal à 30 l'inverse du rapport de transmission (R) du train d'engrenages. Cet agencement est bien sûr particulière avantageux lorsque le dispositif d'orientation de pales est agencé de telle manière que lorsque les vitesses de rotation de l'arbre d'hélice et de l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales sont égales, le pas de l'hélice ne varie pas. 35 Dans un mode de réalisation, le variateur de vitesse comporte un différentiel mécanique tournant. Un exemple de différentiel tournant 304 95 72 10 susceptible d'être utilisé est divulgué par le document US6,547,689. Le différentiel tournant est un dispositif à engrenages comprenant trois rotors coaxiaux, configurés pour être mis en rotation relative les uns par rapport aux autres. Le différentiel tournant est configuré pour que la vitesse de 5 rotation du rotor de sortie soit fonction des vitesses de rotation des deux rotors d'entrée. Dans un autre mode de réalisation, le variateur de vitesse comporte un engrenage magnétique. Un exemple d'engrenage magnétique susceptible d'être utilisé est divulgué par le document US2011/0037333. 10 Dans ce mode de réalisation, les trois rotors du variateur de vitesse (rotor d'entraînement, de commande et de sortie) sont disposés de manière coaxiale et constituent, dans cet ordre ou dans un ordre différent, un rotor interne, un rotor intermédiaire et un rotor externe. Le rotor intermédiaire comprend des pôles magnétiques, interposés entre les 15 rotors interne et externe. Dans l'engrenage magnétique, les vitesses de rotation des trois rotors sont liées par une relation prédéterminée. Par exemple, dans l'engrenage divulgué par le document US2011/0037333, les vitesses de rotation des trois rotors sont liées par la relation suivante : 20 Wi + G Wo - (1+G) Wp = 0 (1) où Wi, Wo et Wp sont les vitesses de rotation respectives des rotors interne, externe et intermédiaire. Sur la base de l'équation liant les vitesses de rotation des trois rotors du variateur, dans un système de commande de pas d'hélice selon 25 l'invention à engrenage magnétique, la vitesse de rotation de l'organe de sortie de la transmission peut être déterminée en fonction des vitesses de rotation des organes d'entraînement et de commande. Le cas échéant, il peut être également nécessaire de connaître de plus les coefficient multiplicateurs reliant respectivement les vitesses de rotation des rotors 30 d'entraînement, de commande et de sortie du variateur de vitesse par rapport respectivement aux vitesses de rotation des organes d'entraînement, de commande et de sortie de la transmission. Lorsque le variateur de vitesse est un engrenage magnétique, du fait de l'équation (1), la vitesse de rotation de l'organe de sortie de la 35 transmission est la somme d'un premier terme proportionnel à la vitesse de rotation de l'organe d'entraînement et d'un second terme proportionnel 3049572 11 à la vitesse de rotation de l'organe de commande. Dans ce cas avantageusement, le second terme (fonction de la vitesse de rotation de l'organe de commande) est nul quand la vitesse de rotation de l'organe de commande est nulle. 5 La transmission peut en particulier être agencée de telle sorte que le premier terme soit égal à la vitesse de rotation de l'organe d'entraînement, lorsque - comme dans l'exemple présenté -, le dispositif d'orientation de pales est agencé de telle manière que lorsque les vitesses de rotation de l'arbre d'hélice et de l'élément de commande rotatif du 10 dispositif d'orientation de pales sont égales, le pas de l'hélice ne varie pas. Les rotors de l'engrenage magnétique peuvent être agencés de différentes manières, notamment vis-à-vis des organes d'entraînement et de commande de la transmission. 15 Dans un mode de réalisation, les rotors d'entraînement, de commande et de sortie sont coaxiaux, et parmi ceux-ci, le rotor de commande est le rotor externe. Par rotor externe on désigne celui des rotors du variateur de vitesse qui est de plus grand rayon. Dans un mode de réalisation, le variateur de vitesse comporte trois 20 rotors coaxiaux, un rotor intérieur constitue le rotor d'entraînement, et un rotor intermédiaire constitue le rotor de sortie. Selon un autre mode de réalisation, le variateur de vitesse comporte trois rotors coaxiaux, un rotor intermédiaire constitue le rotor d'entraînement, et un rotor intérieur constitue le rotor de sortie. 25 Comme cela a été indiqué précédemment, chacun des rotors peut être relié à l'organe d'entraînement, de commande ou de sortie de la transmission selon le cas par différents moyens. Dans un mode de réalisation, le rotor de sortie est couplé en rotation avec l'organe de sortie via un train d'engrenages épicycloïdal, 30 comprenant deux satellites engrenés mutuellement, portés par l'arbre d'hélice, et engrenés respectivement avec le rotor de sortie du variateur et l'organe de sortie de la transmission. Dans un mode de réalisation, le variateur de vitesse et le train d'engrenages sont agencés de telle sorte que lorsque la vitesse de rotation de l'organe de commande est nulle, le 35 rapport de transmission (S) de l'engrenage magnétique est égal à l'inverse du rapport de transmission du train d'engrenages. (Un rapport de 3049572 12 transmission désigne ici le rapport entre la vitesse de rotation d'un organe entraîné par l'organe de sortie et celle de l'organe d'entrée d'une transmission). Par suite, la vitesse de rotation de l'organe entraîné par l'organe de 5 sortie de la transmission est égale à celle de l'arbre d'hélice quand la vitesse de rotation de l'organe de commande est nulle. Le système de commande selon l'invention peut être utilisé pour des hélices aériennes ou immergées. La machine peut notamment être une turbomachine, notamment aéronautique. 10 L'invention concerne également un moteur à hélice, comportant une hélice et un système de commande tel que défini précédemment. Elle concerne également un aéronef ou un engin marin, par exemple un bâtiment de surface ou un sous-marin, incluant un ou plusieurs moteurs de ce type. 15 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : 20 - la figure 1 déjà décrite est une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'un moteur d'avion à hélice, faisant apparaître un système de commande de pas d'hélice connu, divulgué par le document US8,167,553 ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale 25 partielle d'un moteur à hélice, comportant un système de commande du pas des pales de l'hélice, dans un premier mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'un moteur à hélice, comportant un système de commande du 30 pas des pales de l'hélice, dans un deuxième mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Dans les figures, des éléments identiques ou similaires portent soit la même référence soit des références différant d'un multiple de 100. 304 95 72 13 La figure 2 présente un moteur d'avion à hélice 100, qui comprend un système 10 de commande de pas d'hélice représentant un premier mode de réalisation de l'invention. Ce système 10 présente un agencement général assez similaire à 5 celui du système décrit en relation avec la figure 1 ; aussi, le système 10 ne sera pas décrit en détail, et seules seront décrites ci-dessous en détail les caractéristiques liées à la présente invention. Dans ce mode de réalisation, le système 10 comporte un dispositif 20 d'orientation de pales identique à celui décrit en relation avec la figure 10 1, qui sert à modifier l'orientation de chacune des pales en faisant pivoter celles-ci autour de leurs axes longitudinaux. Tout système d'orientation de pales réalisant la fonction d'orientation de pales selon l'invention peut être utilisé dans le cadre de l'invention. Le système 10 comporte en outre une transmission 30, qui est 15 agencée de manière différente de la transmission du système de commande décrit en relation avec la figure 1. Dans ce mode de réalisation, la transmission 30 comporte un variateur de vitesse 70 et un train d'engrenages 80. Le variateur de vitesse est constitué par un engrenage magnétique 20 comprenant trois rotors coaxiaux, à savoir un rotor externe Ro, un rotor intermédiaire Rp et un rotor interne Ri. Le rotor externe Ro, qui est de rayon supérieur aux rotors Ri et Rp, est le rotor de commande. Il est formé par une portion de tube cylindrique placée de manière coaxiale à l'extérieur de l'arbre d'hélice 60, et portant 25 une denture externe 72. Cette denture externe 72 engrène la denture de la roue 44 du rotor 42 de sortie d'un moteur électrique 40. Ainsi, le moteur 40 permet d'entraîner en rotation le rotor Ro. Le rotor intermédiaire Rp est le rotor de sortie. Il est également formé par une portion de tube cylindrique placée de manière coaxiale à 30 l'extérieur de l'arbre d'hélice 60. Le rotor interne Ri est le rotor d'entraînement. Il est formé par l'arbre d'hélice, plus précisément la portion de l'arbre d'hélice 60 située au droit du rotor intermédiaire Rp. Des aimants permanents Mo et Mi sont fixés respectivement dans le 35 rotor externe Ro et le rotor interne (l'arbre 60) Ri. Des pôles magnétiques P sont placés dans le rotor intermédiaire Rp. Des roulements à billes 74 3049572 14 sont disposés respectivement entre l'arbre 60 et le rotor intermédiaire RP, et entre le rotor intermédiaire Rp et le rotor externe Ro, afin de permettre entre eux une rotation relative. Les rotors interne Ri, externe Ro et intermédiaire Rp sont 5 configurés de manière à constituer un engrenage magnétique 70. Lorsque le moteur 40 est actionné, sa roue dentée 44 tourne et fait tourner le rotor de commande ou rotor externe Ro à une vitesse Wo. L'arbre d'hélice quant à lui tourne à une certaine vitesse Wi ; il entraîne l'hélice 50 à cette vitesse. 10 Sous l'effet de la rotation du rotor interne Ri à une vitesse Wi, et du rotor externe à une vitesse Wo, le rotor de sortie Rp de l'engrenage 70 est entraîné en rotation à une vitesse Wp. Cette vitesse se déduit des vitesses Wo et Wi à l'aide de la formule (1). Le train d'engrenages 80 comprend principalement deux roues 82 15 et 84, agencées respectivement autour d'un arbre 821 et d'un arbre 841. Les extrémités de ces arbres sont placées dans des alésages aménagés dans l'arbre d'hélice 60, ce qui fait que les arbres 821 et 841 sont entraînés en rotation par l'arbre 60. Dans ce mode de réalisation, l'utilisation de deux roues planétaires 82 et 84 impose à l'organe entraîné 20 par l'organe de sortie de la transmission, à savoir à la vis sans fin 22, de tourner nécessairement dans le même sens que l'organe d'entraînement de la transmission, à savoir l'arbre d'hélice 60. Le rotor de sortie ou rotor intermédiaire Rp comporte une denture interne 76, qui engrène la denture de la roue dentée 82. Cette même 25 denture engrène à son tour la denture de la roue dentée 84. La denture de la roue dentée 84 engrène à son tour la denture de la roue dentée 36 de la vis sans fin 22. Par suite, la roue dentée 84 du train d'engrenages 80 (organe de sortie de la transmission 30) transmet la rotation du rotor de sortie Ri du 30 variateur de vitesse 70 (l'engrenage magnétique 70) à la vis sans fin 22, qui constitue l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales 20. Le train d'engrenages 80 est prévu pour avoir un rapport de transmission égal à R, ce rapport étant égal au rapport des vitesses de 35 rotation de la vis sans fin 22 (organe entraîné par l'organe de sortie - la 304 95 72 15 roue 84 - de la transmission 30) par rapport à l'organe d'entrée du train d'engrenages 80 : la roue 82. Appelons S le rapport de transmission du variateur de vitesse (par rapport à son organe d'entraînement) : c'est le rapport des vitesses de 5 rotation de la roue 82 (organe entraîné par l'organe de sortie du variateur) par rapport à l'organe d'entraînement, à savoir l'arbre d'hélice 60. Le rapport de transmission global de la transmission 30, incluant à la fois le variateur de vitesse 70 et le train d'engrenages 80, égal au ratio de la vitesse de rotation de la vis sans fin 22 par rapport celle de l'arbre 10 d'hélice 60, est égal au produit S x R. Dans le mode de réalisation présenté, la transmission 30 est agencée de telle sorte que, lorsque le rotor de commande Ro est arrêté, et reste en position fixe (vitesse de rotation Wo nulle), les rapports de transmission S du variateur 70 et R du train d'engrenages 80 sont inverses 15 l'un de l'autre (SxR=1). Par ailleurs, le dispositif 20 d'orientation de pales est agencé de telle manière que lorsque les vitesses de rotation de l'arbre d'hélice 60 et de la vis sans fin 22 (élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales 20) sont égales, le pas de l'hélice ne varie pas. 20 Par conséquent, lorsque le moteur 40 est arrêté, la vis sans fin 22 est entraînée par la transmission 30 exactement à la même vitesse que l'arbre d'hélice 60. Par suite, lorsque le moteur 40 est arrêté, le pas d'hélice reste constant. Inversement, lorsque l'on fait tourner le moteur 40, cela provoque 25 une variation du rapport de transmission S du variateur 70. Le produit S x R devient alors différent de 1, et par suite une variation de la vitesse de rotation de la vis sans fin 22 se produit. L'écart de vitesse de rotation entre l'arbre d'hélice 60 et la vis sans fin 22 provoque donc un déplacement de la noix 26 et par suite, un changement d'orientation des 30 pales 52, et donc un changement de pas de l'hélice 50. Un deuxième mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en relation avec la figure 3. Ce mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation de 35 l'invention sur deux points : le dispositif 120 d'orientation des pales et la transmission 130. 304 95 72 16 En effet dans ce mode de réalisation, le dispositif 120 d'orientation de pales est similaire à celui divulgué par le document FR2992376. Ainsi, alors que dans le dispositif d'orientation des pales présenté en relation avec la figure 2, le changement d'orientation des pales était 5 causé par un déplacement axial de la noix 26, suivant l'axe X de l'hélice, par contraste dans le présent mode de réalisation le changement d'orientation des pales est causé par une rotation, à savoir directement par la rotation d'un arbre 122 présentant des tiges d'actionnement radiales 126. L'arbre 122 constitue donc un rotor de réglage de pas au sens de 10 l'invention. En particulier, l'arbre 122 est couplé en rotation avec l'organe de sortie de la transmission (roue 84) ; il et est configuré de telle sorte que sa position angulaire relative par rapport à l'hélice 50 détermine les positions angulaires des pales 52. 15 Dans ce but, chacune des pales 52 présente en son pied un alésage radial 164. L'arbre d'hélice 160 quant à lui présente des doigts d'entraînement radiaux 156. Les doigts radiaux 156 sont agencés de telle sorte que chaque pale 52 puisse être engagée en prise sur un doigt radial 156. Les pales 52 sont maintenues en position par rapport aux doigts 20 radiaux 156 dans les alésages 164 grâce à des roulements à billes 154. Ces roulements permettent aux pales 52 de pouvoir pivoter autour des axes des doigts radiaux 156. Le réglage du pas de l'hélice 50 se fait au moyen du rotor de réglage de pas, l'arbre 122. 25 Cet arbre est maintenu en position coaxiale à l'intérieur de l'arbre d'hélice 160 grâce à des roulements à billes 21. A son extrémité du côté opposé à la paroi 62, il présente une roue dentée 36 identique à la roue dentée du premier mode de réalisation. Cette roue dentée 36 est couplée en rotation avec la roue dentée 84 qui 30 constitue l'organe de sortie de la transmission 30. L'arbre 122 constitue donc l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales 120. Pour faire varier l'orientation angulaire des pales 52, l'arbre 122 est configuré de la manière suivante. 35 Pour chacune des pales 52, il comporte une tige d'actionnement radiale 126. Chacune de ces tiges 126 s'étend à partir du fût 125 de 304 95 72 17 l'arbre 122, passe à travers un trou oblong 127 aménagé dans l'arbre 160 (un trou oblong pour chaque tige 126 ; l'étendue suivant la direction circonférentielle du trou oblong est déterminée en fonction de l'amplitude des rotations angulaires de l'arbre 122) ; et s'étend dans un alésage 124 5 aménagé dans le pied de l'aube 52. Lorsque l'arbre 122 tourne autour de son axe X, les tiges 126 effectuent le même mouvement de rotation. Par suite, le contrôle de la position angulaire de l'arbre 122 permet de régler le pas de l'hélice 50, de la manière suivante : 10 Pour que le pas de l'hélice reste constant, l'arbre 122 doit être entraîné en rotation à la même vitesse que l'arbre d'hélice 160. Dans ce cas, il n'y a pas de mouvement relatif des tiges 126 par rapport à l'hélice 50, c'est-à-dire par rapport aux pales 52. Inversement, pour changer le pas de l'hélice, il suffit de réduire ou 15 d'augmenter légèrement la vitesse de rotation de l'arbre 122 par rapport à l'hélice 50 (c'est-à-dire par rapport à l'arbre 160) de telle sorte qu'un décalage angulaire se produise entre l'arbre 160 et l'arbre 122. Lorsque ce décalage angulaire se produit, les tiges 126 engagent le pied des aubes 52 et provoquent ainsi une rotation de celles-ci autour de 20 leurs axes de rotation Z respectifs, qui sont les axes des doigts d'entraînement radiaux 156. Par suite, le décalage angulaire de l'arbre 122 par rapport à l'hélice 50 provoque un changement de l'orientation des pales 52, c'est-à-dire un changement du pas de l'hélice. Ainsi, la position angulaire relative de l'arbre 122, en tant que rotor 25 de réglage de pas, par rapport à l'hélice 50, détermine les positions angulaires des pales 52. Dans ce second mode de réalisation, la transmission 130 comporte un variateur de vitesse 170 et un train d'engrenages 180, qui sont 30 agencés de manière différente du premier mode de réalisation. Comme dans le premier mode de réalisation, le variateur de vitesse 170 est constitué par un engrenage magnétique comprenant trois rotors coaxiaux, à savoir un rotor externe Ro, un rotor intermédiaire Rp et un rotor interne Ri. Cependant, les fonctions des rotors interne et 35 intermédiaire sont inversées : 304 95 72 18 Le rotor externe Ro est le rotor de commande. Il est formé par une portion de tube cylindrique placée de manière coaxiale à l'extérieur de l'arbre d'hélice 60, et portant une denture externe 72. Cette denture externe 72 engrène la denture de la roue 44 du rotor 42 de sortie d'un 5 moteur électrique 40. Ainsi, le moteur 40 permet d'entraîner en rotation le rotor Ro. Le rotor interne Ri est le rotor de sortie. Il est formé par une portion de tube cylindrique placée de manière coaxiale à l'intérieur de l'arbre d'hélice 60. 10 Le rotor intermédiaire Rp est le rotor d'entraînement. Il est formé par la portion de l'arbre d'hélice 160 située au droit des rotors interne Ri et externe Ro. Des aimants permanents Mo et Mi sont fixés respectivement dans le rotor externe Ro et le rotor interne (l'arbre 60) Ri. Des pôles magnétiques 15 P sont placés dans le rotor intermédiaire Rp. Des roulements à billes 74 sont disposés respectivement entre l'arbre 160 et le rotor intermédiaire RP, et entre le rotor intermédiaire Rp et le rotor externe Ro, afin de permettre entre eux une rotation relative. Les rotors interne Ri, externe Ro et intermédiaire Rp sont 20 configurés de manière à constituer l'engrenage magnétique 170. Lorsque le moteur 40 est actionné, sa roue dentée 44 tourne et fait tourner le rotor de commande ou rotor externe Ro à une vitesse Wo. L'arbre d'hélice quant à lui tourne à une certaine vitesse Wp ; il entraîne l'hélice 50 à cette vitesse. 25 Sous l'effet de la rotation du rotor intermédiaire Rp à une vitesse Wp, et du rotor externe à une vitesse Wo, le rotor de sortie Ri de l'engrenage 170 est entraîné en rotation à une vitesse Wi. Cette vitesse se déduit des vitesses Wo et Wp à l'aide de la formule (1). Le train d'engrenages 180 quant à lui comprend principalement 30 deux roues 82 et 84, agencées respectivement autour d'un arbre 821 et d'un arbre 841 supportés par l'arbre d'hélice 160. La différence entre le train d'engrenages 80 et le train d'engrenage 180 réside notamment dans le fait que l'engrenage 180 est entraîné par le rotor interne Ri de l'engrenage magnétique 170, alors que l'engrenage 80 35 est entraîné par le rotor intermédiaire de l'engrenage magnétique 70. 304 95 72 19 Le rotor intermédiaire Ri comporte une denture interne 176, qui engrène la denture de la roue dentée 82. Cette même denture engrène à son tour la denture de la roue dentée 84. La denture de la roue dentée 84 engrène à son tour la denture de la roue dentée 36 de l'arbre 122. 5 Par suite, la roue dentée 84 du train d'engrenages 180 (organe de sortie de la transmission 130) transmet la rotation du rotor de sortie Ri du variateur de vitesse 70 (l'engrenage magnétique 70) à l'arbre 122, élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales 120. Le train d'engrenages 180 est prévu pour avoir un rapport de 10 transmission égal à R, ce rapport étant égal au rapport de la vitesse de rotation de l'arbre 122 par rapport celle de la roue d'entrée 82. Appelons à nouveau S le rapport de transmission du variateur de vitesse, déterminé entre la roue 82 entraînée par l'organe de sortie Ri du variateur de vitesse 170 et l'organe d'entraînement du variateur de 15 vitesse, l'arbre d'hélice 60. Le rapport de transmission global incluant à la fois le variateur de vitesse 170 et le train d'engrenages 180, évalué entre l'arbre d'hélice 60 et l'arbre 122, est égal au produit S x R. Comme dans le mode de réalisation précédent, dans ce second 20 mode de réalisation, lorsque le rotor de commande Ro est en position fixe (vitesse de rotation Wo nulle), les rapports de transmission S du variateur 70 et R du train d'engrenages 80 avantageusement sont inverses l'un de l'autre (SxR=1). Par conséquent, lorsque le moteur 40 est arrêté, l'arbre 122 est 25 entraînée par la transmission 130 à la même vitesse que l'arbre d'hélice 60, et le pas d'hélice reste constant. Inversement, lorsque le moteur 40 tourne, l'arbre 122 est entraîné en rotation à une vitesse légèrement supérieure, ou légèrement inférieure, à celle de l'arbre d'hélice 60. Comme cela a été décrit précédemment, 30 cette rotation provoque un décalage angulaire de l'arbre 122 (doigts 126) par rapport à l'arbre d'hélice 160 (doigts radiaux 156). Ce décalage angulaire produit un changement de pas de l'hélice. Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des différentes 35 modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les 3049572 20 revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. 5 REVENDICATIONS1. Système de commande (10) de pas d'hélice (50), l'hélice comprenant des pales (52) prévues pour être entraînées en rotation par un arbre (60) d'hélice, chaque pale étant configurée pour pivoter autour d'un axe sensiblement radial de la pale, le système comportant : l'arbre d'hélice (60) ; un dispositif (20,120) d'orientation de pales comprenant un élément de commande rotatif (22,122), apte à placer les pales (52) dans des positions angulaires correspondant à un pas d'hélice souhaité en fonction d'une rotation relative dudit élément de commande rotatif par rapport à l'arbre d'hélice (60,160) ; une transmission (12) présentant un organe de sortie, couplé en rotation avec l'élément de commande rotatif (22) du dispositif d'orientation de pales (20) ; le système se caractérisant en ce que la transmission (12) comprend un variateur de vitesse (70) ayant un rotor d'entraînement, un rotor de commande et un rotor de sortie ; lesdits rotors d'entraînement, de commande et de sortie sont 20 couplés en rotation respectivement à un organe d'entraînement qui est l'arbre d'hélice (60), un organe de commande et à l'organe de sortie de la transmission, et par suite, des vitesses de rotation des rotors d'entraînement, de commande et de sortie sont proportionnelles respectivement à des vitesses de rotation des organes d'entraînement, de 25 commande et de sortie de la transmission ; et le variateur de vitesse (70) est configuré pour entraîner en rotation le rotor de sortie à une vitesse qui est une fonction prédéterminée des vitesses de rotation des rotors d'entraînement et de commande. 30 2. Système de commande (10) selon la revendication 1, agencé de telle sorte que l'organe d'entraînement (60) et l'organe (22) entraîné par l'organe de sortie (84) de la transmission tournent nécessairement dans le même sens. 35 3. Système de commande (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le rotor de sortie est couplé en rotation avec l'organe de sortie via 304 95 72 22 un train d'engrenages (80) épicycloïdal, comprenant deux satellites (82,84) engrenés mutuellement, portés par l'arbre d'hélice (60), et engrenés respectivement avec le rotor de sortie (42) du variateur et l'organe de sortie (Ri) de la transmission. 5 4. Système de commande (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le variateur de vitesse comporte un engrenage magnétique (70). 10 5. Système de commande (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel lesdits rotors d'entraînement, de commande et de sortie sont coaxiaux, et parmi ceux-ci, le rotor de commande est le rotor externe (Ro). 15 6. Système de commande (10) selon la revendication 5, dans lequel le variateur de vitesse comporte trois rotors coaxiaux, un rotor intérieur (Ri) constitue le rotor d'entraînement, et un rotor intermédiaire (Rp) constitue le rotor de sortie. 7. Système de commande (10) selon la revendication 5, dans lequel le variateur de vitesse comporte trois rotors coaxiaux, un rotor intermédiaire (Rp) constitue le rotor d'entraînement, et un rotor intérieur (Ri) constitue le rotor de sortie. 8. Système de commande (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales est une vis sans fin (22), et le dispositif d'orientation de pales (20) comprend en outre une noix (26) disposée sur la vis sans fin, et reliée aux pales (52) de telle sorte qu'une position axiale de la noix (26) détermine les positions angulaires des pales (52). 9. Système de commande (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel ledit élément de commande rotatif du dispositif d'orientation de pales est un rotor de réglage de pas (122) 35 comportant une tige d'actionnement radiale (126) pour chacune des pales, 304 95 72 23 chaque tige d'actionnement (126) étant configurée pour engager une pale et imposer à celle-ci une position angulaire souhaitée. 10. Système de commande (10) selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 9, dont la transmission est agencée de telle sorte que la vitesse de rotation de l'organe de sortie est une somme de la vitesse de rotation de l'organe d'entraînement et d'une valeur fonction de la vitesse de rotation de l'organe de commande. 10 15