Brevet FR3156753A1 — publié le 20250620

Hélice comprenant au moins un système de maintien de pale comportant au moins une gorge transversale L'invention a pour objet une hélice qui comprend un moyeu (42), des pales (44) chacune pourvues d’un pied (44.1), une liaison pivotante (50) reliant le pied (44.1) de la pale (44) et le moyeu (42) et présentant un axe de pivotement (A50) ainsi qu’au moins un système de maintien (58) permettant de maintenir la pale (44) reliée au moyeu (42). Selon l’invention, le système de maintien (58) est renforcé et comprend au moins une butée principale (62) solidaire du moyeu (42) et configurée pour se loger au moins partiellement dans une gorge transversale (60), prévue au niveau d’une surface solidaire du pied (44.1) de la pale (44), qui s’étend sur au moins une partie de la circonférence du pied (44.1). Cette solution limite les risques d’éjection de pales ou de débris de pales. L’invention a également pour objet un ensemble de propulsion d’aéronef comportant au moins une telle hélice. Figure 5 Hélice comprenant au moins un système de maintien de pale comportant au moins une gorge transversale La présente demande se rapporte à une hélice comprenant au moins un système de maintien de pale comportant au moins une gorge transversale ainsi qu’à un ensemble de propulsion d’aéronef comportant au moins une telle hélice. Selon un mode de réalisation visible sur la FIG. 1 , un aéronef 10 comprend un fuselage 12, des ailes 14 positionnées de part et d’autre du fuselage ainsi que des ensembles de propulsion 16 reliés aux ailes 14. Selon une configuration visible sur la FIG. 2 , un ensemble de propulsion 16 de type électrique comprend au moins une motorisation 18, une boîte de vitesses 20 ainsi qu’une hélice 22 reliée à un arbre de sortie 24 de la boîte de vitesses 20. L’hélice 22 comprend un moyeu 26 qui présente un axe de rotation A26 ainsi que des pales 28 qui présentent chacune une première extrémité 28.1, appelée pied, reliée au moyeu 26. Pour la suite de la description, une direction axiale correspond à une direction parallèle à l’axe de rotation A26 du moyeu 26. Une direction radiale est une direction perpendiculaire à l’axe de rotation A26. Comme illustré sur la FIG. 3 , pour chaque pale 28, le moyeu 26 comprend un logement 30, délimité par une première surface latérale S30, présentant un axe de révolution confondu avec une direction radiale. En complément, le pied 28.1 de la pale 28 est configuré pour se loger dans le logement 30 et présente une deuxième surface latérale S28.1 de révolution ainsi qu’un axe de révolution A28. Pour une pale donnée, un plan longitudinal est un plan contenant l’axe de révolution A28 du pied 28.1 de la pale 28 et un plan transversal est un plan perpendiculaire à l’axe de révolution A28. Selon une configuration, les pales 28 sont à pas variable. A cet effet, le pied 28.1 de chaque pale 28 est relié par une liaison pivotante 32 au moyeu 26, un système de maintien 34 permettant de maintenir la pale 28 reliée au moyeu 26. Cette liaison pivotante 32 comprend plusieurs paliers 32.1 intercalés entre les première et deuxième surfaces latérales S30 et S28.1 du moyeu 26 et de la pale 28. Le système de maintien 34 comprend des première et deuxième butées 34.1, 34.2 positionnées de part et d’autre d’un ensemble de paliers 32.1, la première butée 34.1 étant positionnée entre l’axe de rotation A26 du moyeu 26 et l’ensemble de paliers 32.1. La première butée 34.1 est un congé solidaire de la pale 28, situé au niveau de la deuxième surface latérale S28.1 du pied 28.1 de la pale 28, prenant appui contre l’un des paliers 32.1. La deuxième butée 34.2 est un écrou positionné entre les première et deuxième surfaces latérales S30 et S28.1, prenant appui contre l’un des paliers 32.1, configuré pour se visser sur un tronçon taraudé de la première surface latérale S30 du logement 30 du moyeu 26. Selon ce mode de réalisation, en cas d’endommagement des paliers 32.1 positionnés entre les première et deuxième butées 34.1, 34.2 du système de maintien 34 de la pale 28, les risques d’éjection de cette pale 28 sont relativement importants. Par conséquent, les parties de l’aéronef susceptibles d’être impactées par la pale 28 ou les débris de cette pale 28 doivent être renforcées, ce qui induit une augmentation de la masse embarquée de l’aéronef. La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur. A cet effet, l’invention a pour objet une hélice comprenant un moyeu, des pales chacune pourvues d’un pied ainsi que, pour chaque pale, un système de liaison reliant la pale et le moyeu et comportant : au moins une première surface latérale solidaire du moyeu, au moins une deuxième surface latérale, solidaire du pied de la pale, présentant une circonférence, une liaison pivotante présentant un axe de pivotement ainsi qu’au moins un palier intercalé entre les première et deuxième surfaces latérales, au moins un système de maintien permettant de maintenir la pale reliée au moyeu. Selon l’invention, le système de maintien comprend au moins une gorge transversale, située au niveau de la deuxième surface latérale, qui s’étend sur au moins une partie de la circonférence de la deuxième surface latérale ainsi qu’au moins une butée principale, solidaire du moyeu, configurée pour se loger au moins partiellement dans la gorge transversale. Cette solution permet de limiter les risques de projection de pales ou de débris de pale. Ainsi, il n’est plus nécessaire d’autant renforcer les zones qui étaient auparavant susceptibles d’être impactées par la pale ou les débris de pales. Selon une autre caractéristique, chaque gorge transversale s’étend sur toute la circonférence de la deuxième surface latérale. Selon une autre caractéristique, le système de liaison comprend un manchon, intercalé entre le pied de la pale et le (ou les) palier(s), présentant une surface extérieure au niveau de laquelle est (sont) prévue(s) la (ou les) gorge(s) transversale(s). Selon une autre caractéristique, la butée principale comprend au moins un doigt solidaire du moyeu, orienté perpendiculairement à l’axe de pivotement, qui s’étend entre des première et deuxième extrémités, la première extrémité étant logée dans la gorge transversale. En complément, le moyeu comprend, pour chaque doigt, un orifice configuré pour partiellement loger le doigt, l’orifice ayant une section sensiblement égale à celle du doigt et étant orienté perpendiculairement à l’axe de pivotement. Selon une autre caractéristique, chaque doigt est configuré pour occuper un premier état dans lequel la première extrémité du doigt est logée dans la gorge transversale ainsi qu’un deuxième état dans lequel la deuxième extrémité du doigt est écartée de la pale et n’est plus logée dans la gorge transversale. Selon une autre caractéristique, l’orifice est traversant, la deuxième extrémité du doigt étant positionnée à l’extérieur du moyeu. Selon une autre caractéristique, le doigt comprend au moins un tronçon fileté configuré pour coopérer avec un tronçon taraudé de l’orifice. Selon une autre caractéristique, le système de maintien comprend un contre-écrou configuré pour se visser sur le doigt et être en contact avec le moyeu. Selon une autre caractéristique, le système de maintien comprend un lien souple reliant la deuxième extrémité du doigt et le moyeu. Selon une autre caractéristique, le doigt et la gorge transversale sont positionnés entre le (ou les) palier(s) et un axe de rotation du moyeu. Selon une autre caractéristique, le système de maintien comprend au moins une butée secondaire choisie parmi un congé, un épaulement, un anneau élastique solidaire(s) de la pale et/ou un écrou ou un anneau élastique solidaire(s) du moyeu. L’invention a également pour objet un ensemble de propulsion d’aéronef comprenant au moins une hélice selon l’une des caractéristiques précédentes. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l’invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels : FIG. 1 est une vue latérale d’un aéronef, FIG. 2 est une vue latérale d’un ensemble de propulsion d’un aéronef, FIG. 3 est une coupe longitudinale d’un système de liaison, reliant une pale et un moyeu d’une hélice, illustrant un mode de réalisation de l’art antérieur, FIG. 4 est une coupe longitudinale d’un système de liaison, reliant une pale et un moyeu d’une hélice, illustrant un mode de réalisation de l’invention, FIG. 5 est une coupe longitudinale d’une partie d’un système de liaison, reliant une pale et un moyeu d’une hélice, illustrant un autre mode de réalisation de l’invention, et FIG. 6 est une vue en perspective du pied de pale visible sur la FIG. 5 . Une hélice 40 comprend un moyeu 42 qui présente un axe de rotation ainsi que des pales 44 qui présentent chacune un pied 44.1 relié au moyeu 42 par un système de liaison 46. Selon une application non limitative, un aéronef comprend au moins un ensemble de propulsion comportant au moins une telle hélice 40. Cet ensemble de propulsion peut être de type électrique ou de type turbopropulseur Les pales 44 sont à pas variable. A cet effet, pour chaque pale 44, le système de liaison 46 comprend le pied 44.1 de la pale 44, un logement 48 solidaire du moyeu 42 et configuré pour recevoir le pied 44.1 de la pale 44 ainsi qu’une liaison pivotante 50, reliant le pied 44.1 de la pale 44 et le moyeu 42, qui présente un axe de pivotement A50. Selon un mode de réalisation, le logement 48 du moyeu 42 comprend une première surface latérale S48 présentant un axe de révolution confondu avec l’axe de pivotement A50 lorsque la pale 44 est reliée au moyeu 42. En complément, le pied 44.1 de la pale 44 comprend une deuxième surface latérale S52 présentant un axe de révolution confondu avec l’axe de pivotement A50 lorsque la pale 44 est reliée au moyeu 42. La liaison pivotante 50 comprend au moins un palier 54 intercalé entre les première et deuxième surfaces latérales S48, S52 et configuré pour permettre au pied 44.1 de la pale 44 de pivoter selon l’axe de pivotement A50 par rapport au moyeu 42. Selon une configuration, la liaison pivotante 50 comprend plusieurs paliers 54, intercalés entre les première et deuxième surfaces latérales S48, S52, décalés les uns par rapport aux autres selon une direction parallèle à l’axe de pivotement A50. Selon une configuration, chaque palier 54 présente un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de la deuxième surface latérale S52 du pied 44.1 ainsi qu’un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur de la première surface S48. Quel que soit le mode de réalisation, le système de liaison 46 comprend au moins une première surface latérale S48 solidaire du moyeu 42, au moins une deuxième surface latérale S52 solidaire du pied 44.1 de la pale 44 ainsi qu’une liaison pivotante 50 qui présente un axe de pivotement A50 et au moins un palier 54 intercalé entre les première et deuxième surfaces latérales S48, S52. La première surface latérale S48 peut être la surface latérale du moyeu 42 ou de toute autre pièce solidaire du moyeu 42 et intercalée entre ce dernier et le (ou les) palier(s) 54. La deuxième surface latérale S52 peut être la surface latérale du pied 44.1 de la pale 44 ou de toute autre pièce solidaire de la pale 44 et intercalée entre cette dernière et le (ou les) palier(s) 54. Ainsi, comme illustré en pointillés sur la FIG. 5 , le système de liaison 46 peut comprendre un manchon 56 intercalé entre le pied 44.1 de la pale 44 et le (ou les) palier(s) 54, immobilisé au moins en rotation par rapport au pied 44.1 de la pale 44 et présentant une surface extérieure qui forme la deuxième surface latérale S52, en contact avec le (ou les) palier(s) 54 et orientée vers la première surface latérale S48 solidaire du moyeu 42. Le système de liaison 46 comprend au moins un système de maintien 58 permettant de maintenir la pale 44 reliée au moyeu 42. Ce système de maintien 58 comporte au moins une gorge transversale 60, située au niveau de la deuxième surface latérale S52, qui s’étend sur au moins une partie de la circonférence de la deuxième surface latérale S52 ainsi qu’au moins une butée principale 62, solidaire du moyeu 42, configurée pour se loger au moins partiellement dans la gorge transversale 60 de manière à immobiliser la pale 44 par rapport au moyeu 42 selon la direction longitudinale (parallèle à l’axe de pivotement A50) et à permettre à la pale 44 de pivoter par rapport au moyeu 42 autour de l’axe de pivotement A50. Selon un mode de réalisation, chaque gorge transversale 60 s’étend sur toute la circonférence de la deuxième surface latérale S52. Chaque gorge transversale 60 comprend un premier chant annulaire 60.1 positionné dans un premier plan transversal perpendiculaire à l’axe de pivotement A50, un deuxième chant annulaire 60.2 positionné dans un deuxième plan transversal perpendiculaire à l’axe de pivotement A50 ainsi qu’un fond 60.3, reliant les premier et deuxième chants annulaires 60.1, 60.2, cylindrique et coaxial à l’axe de pivotement A50. Chaque gorge transversale 60 présente une largeur donnée (dimension prise selon la direction longitudinale entre les premier et deuxième chants annulaires 60.1, 60.2). Selon un mode de réalisation, la gorge transversale 60 est prévue au niveau de la surface extérieure du manchon 56 formant la deuxième surface latérale S52. Ainsi, la pale 44 peut être réalisée en matériau composite et le manchon 56 en un autre matériau, par exemple métallique. Selon un agencement, le système de maintien 58 comprend des première et deuxième gorges transversales 60, 60’ positionnées de part et d’autre du (ou des) palier(s) 54, la première gorge transversale 60 étant décalée vers l’axe de rotation du moyeu 42 par rapport au(x) palier(s) 54. Selon un mode de réalisation, la butée principale 62 comprend au moins un doigt 64, solidaire du moyeu 42 et orienté perpendiculairement à l’axe de pivotement A50, qui s’étend entre des première et deuxième extrémités 64.1, 64.2, la première extrémité 64.1 étant logée dans la gorge transversale 60, entre les premier et deuxième chants annulaires 60.1, 60.2. Le doigt 64 (plus particulièrement sa première extrémité 64.1) présente une section égale ou très légèrement inférieure à la largeur de la gorge transversale 60 dans laquelle la première extrémité 64.1 est logée. Selon une configuration, chaque doigt 64 est configuré pour occuper un premier état dans lequel la première extrémité 64.1 du doigt 64 est logée dans la gorge transversale 60 ainsi qu’un deuxième état dans lequel la deuxième extrémité 64.1 du doigt 64 est écartée de la pale 44 et n’est plus logée dans la gorge transversale 60. Dans ce deuxième état, la pale 44 peut être démontée. Selon une configuration, le doigt 64 est cylindrique. En complément, le moyeu 42 comprend, pour chaque doigt 64, un orifice 66 configuré pour partiellement loger le doigt 64, l’orifice 66 ayant une section sensiblement égale à celle du doigt et étant orienté perpendiculairement à l’axe de pivotement A50. Selon un agencement, l’orifice 66 est traversant. En complément, la deuxième extrémité 64.2 du doigt 64 est positionnée à l’extérieur du moyeu 42 de sorte à être aisément accessible pour pouvoir monter ou démonter le doigt 64. Selon un mode de réalisation, le doigt 64 comprend au moins un tronçon fileté configuré pour coopérer avec un tronçon taraudé de l’orifice 66. Pour éviter que le doigt 64 ne se dévisse, le système de maintien 58 comprend un contre-écrou 68 configuré pour se visser sur le doigt 64 et être en contact avec le moyeu 42. Ainsi, il est possible de positionner le doigt 64 dans le premier ou deuxième état en le vissant ou le dévissant. Selon une configuration, le système de maintien 58 comprend un lien souple 70 reliant le doigt 64, plus particulièrement sa deuxième extrémité 64.2, et le moyeu 42, plus particulièrement une vis 72 vissée dans un trou taraudé prévu dans le moyeu 42. Cette configuration permet de conserver le doigt 64 lié au moyeu 42 lorsqu’il est démonté. Selon un agencement, la butée principale 62 comprend un unique doigt 64. En variante, la butée principale 62 comprend plusieurs doigts 64, coopérant avec la même gorge transversale 60, répartis autour de l’axe de pivotement A50. Selon une configuration visible sur la FIG. 4 , le doigt 64 et la gorge transversale 60 sont plus écartés que les paliers 54 de l’axe de rotation du moyeu 42. Selon une autre configuration visible sur la FIG. 5 , le doigt 64 et la gorge transversale 60 sont positionnés entre les paliers 54 et l’axe de rotation du moyeu 42. A cet effet, le pied 44.1 de la pale 44 comprend un prolongement qui s’étend au-delà des paliers 54 en direction de l’axe de rotation du moyeu 42. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ces modes de réalisation pour la butée principale 62. Quel que soit le mode de réalisation, la butée principale 62 est solidaire du moyeu 42 et présente une partie logée dans la gorge transversale 60 pour immobiliser la pale 44 par rapport au moyeu 42 selon la direction longitudinale (parallèle à l’axe de pivotement A50). Le système de maintien 58 permet de limiter les risques de projection de pales ou de débris de pale. Ainsi, il n’est plus nécessaire d’autant renforcer les zones qui étaient auparavant susceptibles d’être impactées par la pale ou les débris de pales. Le système de maintien 58 peut comprendre au moins une butée secondaire 74, 74’, 74’’ pour limiter les mouvements de la pale 44 par rapport au moyeu 42 selon la direction longitudinale (parallèle à l’axe de pivotement A50), choisie parmi un congé, un épaulement, un anneau élastique solidaire(s) de la pale 44 et/ou un écrou ou un anneau élastique solidaire(s) du moyeu 42. Selon un mode de réalisation visible sur la FIG. 5 , le système de maintien 58 comprend une première butée secondaire 74 sous la forme d’un congé ou d’un épaulement prévu au niveau de la deuxième surface latérale S52 et/ou une deuxième butée secondaire 74’ sous la forme d’un anneau élastique partiellement logé dans une gorge transversale 60’ prévue au niveau de la deuxième surface latérale S52, les première et deuxième butées secondaires 74, 74’ étant positionnées de part et d’autre des paliers 54. Selon un autre mode de réalisation visible sur la FIG. 3 , le système de maintien 58 comprend une première butée secondaire 74 sous la forme d’un congé ou d’un épaulement prévu au niveau de la deuxième surface latérale S52 et/ou une deuxième butée secondaire 74’’ sous la forme d’un écrou configuré pour se visser sur un tronçon taraudé de la première surface latérale S48 du logement 48, les première et deuxième butées secondaires 74, 74’’ étant positionnées de part et d’autre des paliers 54. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ces modes de réalisation pour les butées secondaires 74, 74’, 74’’. Ces butées secondaires permettent de renforcer les capacités du système de maintien 58 à maintenir la pale 44 reliée au moyeu 42. Selon une première configuration, la gorge transversale 60 et la butée principale 62 sont ajustées entre elles (aucun jeu selon la direction longitudinale n’est présent entre la gorge transversale 60 et la butée principale 62). Dans ce cas, la gorge transversale 60 et la butée principale 62 contribuent au maintien de la pale 44 en configuration normale en offrant une solution supplémentaire pour transférer les efforts de la pale 44 au moyeu 42 en complément d’un système de maintien de l’art antérieur comportant au moins un élément parmi un palier, une butée ou un écrou par exemple. Selon une deuxième configuration, le système de maintien 58 présente un jeu selon la direction longitudinale entre la gorge transversale 60 et la butée principale 62. Dans ce cas, la gorge transversale 60 et la butée principale 62 offrent une solution en attente pour transférer les efforts de la pale 44 au moyeu 42. Cette solution en attente sera alors active en cas de rupture du système de maintien de l’art antérieur comportant au moins un élément parmi un palier, une butée ou un écrou par exemple. Hélice comprenant un moyeu (42), des pales (44) chacune pourvues d’un pied (44.1) ainsi que, pour chaque pale (44), un système de liaison (46) reliant la pale (44) et le moyeu (42) et comportant : au moins une première surface latérale (S48) solidaire du moyeu (42), au moins une deuxième surface latérale (S52), solidaire du pied (44.1) de la pale (44), présentant une circonférence, une liaison pivotante (50) présentant un axe de pivotement (A50) et au moins un palier (54) intercalé entre les première et deuxième surfaces latérales (S48, S52), au moins un système de maintien (58) permettant de maintenir la pale (44) reliée au moyeu (42), caractérisée en ce que le système de maintien (58) comprend au moins une gorge transversale (60), située au niveau de la deuxième surface latérale (S52), qui s’étend sur au moins une partie de la circonférence de la deuxième surface latérale (S52) ainsi qu’au moins une butée principale (62), solidaire du moyeu (42), configurée pour se loger au moins partiellement dans la gorge transversale (60). Hélice selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque gorge transversale (60) s’étend sur toute la circonférence de la deuxième surface latérale (S52). Hélice selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système de liaison (46) comprend un manchon (56), intercalé entre le pied (44.1) de la pale (44) et le (ou les) palier(s) (54), présentant une surface extérieure au niveau de laquelle est (sont) prévue(s) la (ou les) gorge(s) transversale(s) (60). Hélice selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la butée principale (62) comprend au moins un doigt (64), solidaire du moyeu (42) et orienté perpendiculairement à l’axe de pivotement (A50), qui s’étend entre des première et deuxième extrémités (64.1, 64.2), la première extrémité (64.1) étant logée dans la gorge transversale (60), et en ce que le moyeu (42) comprend, pour chaque doigt (64), un orifice (66) configuré pour partiellement loger le doigt (64), l’orifice (66) ayant une section sensiblement égale à celle du doigt (64) et étant orienté perpendiculairement à l’axe de pivotement (A50). Hélice selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque doigt (64) est configuré pour occuper un premier état dans lequel la première extrémité (64.1) du doigt (64) est logée dans la gorge transversale (60) ainsi qu’un deuxième état dans lequel la deuxième extrémité (64.1) du doigt (64) est écartée de la pale (44) et n’est plus logée dans la gorge transversale (60). Hélice selon l’une des revendications 4 à 5, caractérisée en ce que l’orifice (66) est traversant, la deuxième extrémité (64.2) du doigt (64) étant positionnée à l’extérieur du moyeu (42). Hélice selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le doigt (64) comprend au moins un tronçon fileté configuré pour coopérer avec un tronçon taraudé de l’orifice (66). Hélice selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le système de maintien (58) comprend un contre-écrou (68) configuré pour se visser sur le doigt (64) et être en contact avec le moyeu (42). Hélice selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que le système de maintien (58) comprend un lien souple (70) reliant la deuxième extrémité (64.2) du doigt (64) et le moyeu (42). Hélice selon l’une des revendications 4 à 9, caractérisée en ce que le doigt (64) et la gorge transversale (60) sont positionnés entre le (ou les) palier(s) (54) et un axe de rotation du moyeu (42). Hélice selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système de maintien (58) comprend au moins une butée secondaire (74, 74’, 74’’) choisie parmi un congé, un épaulement, un anneau élastique solidaire(s) de la pale (44) et/ou un écrou ou un anneau élastique solidaire(s) du moyeu (42). Ensemble de propulsion d’aéronef comprenant au moins une hélice selon l’une des revendications précédentes.