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BREVET D'INVENTION "PERFECTIONNEMENTS AUX HELICES A PAS VARIABLE
EN VOL"
La présente invention concerne une hélice dont chacune des pales peut occuper, par rapport au moyeu, au moins deux positions différentes et, éventuellement des positions intermédiaires, à chacune desquelles correspond un pas déterminé pour la pale en question.
Suivant l'invention, chaque pale est montée sur le moyeu de façon que la force centrifuge tende toujours à la ramener automatiquement dans l'une de ses deux positions extrêmes, par exemple dans sa position de petit pas. Lorsque la pale occupe son autre position, position où elle est maintenue par tous moyens de blocage appropriés, il suffit donc, en vol normal, de la libérer de ces moyens de blocage, pour que la force centrifuge l'amène instantanément dans la position de petit pas, ou, éventuellement, dans une posi-
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tion intermédiaire, si on fait intervenir les moyens de blocage pour cette position.
Le mouvement de la pale en sens inverse, qui doit se produire en antagonisme à l'action de la force centrifuge, est obtenu, après avoir baissé, de préférence, le régime du moteur, pour atténuer cette action, par l'intermédiaire d'un mécanisme de commande qui puise son énergie, dans l'énergie même des organes en mouvement.
Ainsi, conformément à l'invention, les pales peuvent être amenées dans l'une ou l'autre de leurs deux positions.
L'invention vise, outre ce procédé de commande des pales, des dispositifs en permettant la réalisation, et qui se caractérisent par une grande simplicité et une grande sûreté de fonctionnement.
Les caractéristiques et avantages de ces dispositifs, et toutes les autres particularités de l'invention, ressortiront de la description qui va en être faite en regard des dessins annexés qui représentent, schématiquement et simplement à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'invention.
Sur ces dessins :
La fig. 1 est une vue en élévation, partie en coupe, d'un moyeu d'hélice conforme à l'invention;
La fige 2 est la vue en plan correspondante;
La fig. 3 est la vue en bout;
La fig. 4 représente un détail de construction en coupe, suivant la ligne IV-IV de la fig. 3;
La fig. 5 est un schéma représentant le développement de la rampe de commande.
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La fig. 6 est une vue en élévation-coupe d'un moyen d'hélice conforme à l'invention.
La fige 7 est une vue en plan coupe correspondante suivant la ligne VII-VII de la fig. 1.
Les figs. 8 à 10 représentent, schématiquement et dans une position développée, les organes essentiels du dispositif selon l'invention, dans trois positions différentes.
Les figs. 11 et 12 représentent une variante de construction.
Les figs. 13 et 14 représentent l'application de l'invention à une hélice dont les pales peuvent être amenées dans la position de moindre résistance en cas de panne de moteur.
On a représenté, sur les figs. 1 à 5, une hélice à deux pales 1-la, mais il est évident que l'invention est applicable dans les mêmes conditions, quel que soit le nombre de pales.
Chaque pale est montée dans des conditions identiques et on va décrire l'invention en regard de l'une d'entre elles, de la pale 1 par exemple. Cette pale est vissée sur une portée filetée 2 du moyeu 2 calé sur l'arbre moteur 4. Le pas et le profil du filetage 2 sont tels que, sous l'action des forces qui, en vol, agissent sur elles, la pale 1 a tendance à se dévisser. Par un mouvement de vissage ou de dévissage la pale peut être amenée, soit à la position pour laquelle son propre pas est grand, soit la position .dévissée pour laquelle son pas est plus faible.
Ce montage à vis n'est donné qu'à titre d'exemple car l'action de vis est sans utilité pour la présente invention, le montage à vis n'étant qu'un système commode d'assemblage
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à rotation. Celui-ci pourrait donc être remplacé par tout assemblage à pivot permettant la rotation de la pale autour de son axe longitudinal.
On va décrire maintenant le dispositif qui permet d'amener automatiquement, et en vol, la pale d'une de ses positions à l'autre.
Sur le moyeu .2. est monté, sans être calé, un plateau de commande ± portant une came 2 pour chaque pale.
Ces deux cames sont diamétralement opposées sur le plateau et le développement de l'une d'entre elles est représenté, à grande échelle, sur la fig. 5. Sur la pale est rapporté an collier 8, assujetti par tous moyens appropriés, par exemple par serrage au moyen des oreilles ±. Ce collier porte également des pattes 10 sur lesquelles est fixé l'axe 11 d'une chape 12 portant un galet 13 roulant sur la came 7 correspondante. Ce galet et sa chape ne sont représentés cu'en pointillés sur les figs. 1 et 2, pour la simplicité des dessins. Leurs caractéristiques ét leurs positions relatives dans l'ensemble du mécanisme, ressortent clairement de la fig. 3 et de la fig. 4 qui est une vue en coupe sui- vant- la ligne IV-IV, fig. 3.
L'action de la force centrifuge qui tend cons- tamment à dévisser la pale, est partiellement compensée par l'action d'un moyen de rappel approprié qui tend à revisser cette pale. Dans l'exemple représenté, ce moyen de rappel est constitué par un sandow 14 qui est fixé à une extrémité au collier 8 par l'intermédiaire, par exemple, de l'axe 11 de la chape 12 (voir fig. 4), et, à l'autre extrémité, à une pièce-support 15 portée par le moyeu* Le sandow est relié à ce support 12. par l'intermédiaire, par
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exemple, d'un axe 16. Ce support 15 a été représenté seulement sur les figs. 1 et 3 pour la clarté du dessin.
Normalement, le plateau 6 tourne librement avec le moyeu 1 sans aucun déplacement relatif par rapport à lui. On peut toutefois provoquer un tel mouvement relatif et commander le mouvement des pales en déterminant sur ce plateau 6 une action de freinage au moyen d'un frein d'un type quelconque représenté en 40 en coupe sur les figs. 1 et 2. Le mouvement de ce plateau 6, par rapport au moyeu est limité dans un sens et dans l'autre par des butées 17 et 18, portées par l'écrou 19a et qui coopèrent avec une saillie 19, solidaire du plateau 6. Un moyen de rappel approprié, tel qu'un sandow 20, tend toujours à ramener le plateau 6 dans la position représentée sur la fig. 3 (position de grand pas) pour laquelle sa saillie 19 est appliquée contre la butée 17.
Dans ce but, ce sandow 20 est accroché à une extrémité sur un doigt 26 porté par le collier 8 et à son autre extrémité sur un doigt 27 porté par le plateau 6. C'est ce sandow qui assure l'entraînement normal du plateau 6.
Le dispositif suivant l'invention fonctionne de la façon suivante: On supposera tout d'abord que la pale 1 est en position de grand pas pour laquelle cette pale est complètement vissée sur la portée 2. Pour cette position, le plateau 6 occupe la position représentée sur la fig. 3 pour laquelle sa saillie 19 est au contact de la butée 17.
Pour cette position, le galet 13 se trouve alors en regard de la portée plane A de la came 2 (voir fig. 5). Lorsqu'on veut amener la pale dans la position de petit pas, il suffit de donner un coup de frein sur le plateau 6. Si
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on suppose alors que l'hélice tourne dans le sens de la flèche F de la fig. 3, le plateau effectue, par suite de ce freinage, un déplacement relatif par rapport au moyeu 4 dans le sens de la flèche F1 et le galet 13 vient alors en regard de l'évidement B de la came. Sous l'action de la force centrifuge, la pale 1 se dévisse, c'est-à-dire qu'elle effectue, avec son collier 8, un léger déplacement angulaire, le galet 13 venant s'appliquer contre le fond de l'évidement B.
On aura ainsi automatiquement amené la pale dans la position de petit pas, par la seule action de la force centrifuge et sans qu'on ait à modifier le régime de marche du moteur.
Lorsqu'on voudra amener ultérieurement la pale dans la position de grand pas, il suffira de donner un coup de frein assez long sur le plateau 6. Ce coup de frein provoque un mouvement relatif du plateau 6 dans le sens de la flèche F1 (fig. 3) et le galet 13 glisse le long de la portée inclinée C de la came, pour arriver dans la position D. On remarque alors que ce galet 13 est repoussé par cette came et provoque, par conséquent, le revissage de la pale 1, en antagonisme à l'action de la force cen- trifuge dont l'action aura été atténuée par une baisse préalable du régime de marche du moteur. Lorsque le galet 13 se trouve en regard de la position D de la came, la saillie 19 heurte la butée 18, et le mouvement relatif du plateau 6 est arrêté.
Si l'on cesse alors d'agir sur le frein, le ressort ou sandow 20 provoque le brusque retour du plateau 6 à sa position initiale, c'est-à-dire celle pour laquelle le galet se trouvera de nouveau en regard de la position A de la came. Durant ce mouvement de retour,
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le galet 12 ne suivra pas le fond de la rampe, grâce à l'action du sandow 14 qui, en contrebalançant l'action de la force centrifuge, maintient durant le court intervalle de temps que dure ce mouvement de retour, le galet 13 suivant une trajectoire sensiblement rectiligne, représentée en 21 sur la fige ;
. Ainsi, on aura également amené auto- matiquement la pale, de la position de petit pas à la fosition de grand pas, en exerçant simplement une action de freinage sur le plateau, après avoir diminué, dans une certaine mesure, le régime du moteur, pour atténuer l'action de la force centrifuge.
Les mouvements des deux pales 1 et la peuvent être conjugués par des moyens appropriés; dans l'exemple représenté, ce résultat est obtenu au moyen d'un collier de liaison 22 comportant un tourillon 23 pour chacune des pales. Sur ce tourillon, est montée une bielle 24, articulée d'autre part sur un tourillon 25 porté par le collier 8 correspondant. Grâce à cette disposition, tout mouvement de l'un des colliers 8 ou 8a entraîne obligatoirement un mouvement correspondant de l'autre collier 8a ou 8.
Le dispositif qui vient d'être décrit ne permet d'amener les pales que dans deux positions, à savoir la position de grand pas et la position de petit pas. Le dispositif représenté sur les figs. 6 à 10, permet au contraire, d'amener et de maintenir les pales, non seulement dans ces deux positions extrêmes, mais également dans toutes les positions intermédiaires. Il suffit, pour cela, de prévoir un dispositif permettant de bloquer le plateau de commande 6 dans la position correspondante. Dans la forme de réalisation représentée sur les figs. 5 à 10, ce plateau 6 peut
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être bloqué au moyen d'un sabot de frein 41 qui est porté par un bras pivotant 42 articulé sur une douille 43 solidaire de l'arbre moteur 4.
Comme cela ressort plus particulièrement de la fig. 7, le bras pivotant 42 n'est pas disposé suivant un rayon, mais au contraire, suivant une certaine inclinaison, grâce à laquelle le mouvement du plateau 6 par rapport à la aouille 43 peut toujours se produire librement dans le sens de la flèche F, tandis qu'au contraire ce mouvement ne peut se produire dans le sens de la flèche F1 qu'autant que le sabot de frein 41 a été écarté du plateau Cet ecartement du plateau 41 peut être commandé de toute façon appropriée, par exemple au moyen d'un frein 44 agissant sur une couronne 45 solidaire du bras 42.
On comprend immédiatement que puisque ce bras 42 tourne d'un mouvement continu avec la douille 43 et le sabot 41, il suffit d'exercer une légère action de freinage sur la couronne 45 pour obtenir un mouvement de pivotement du levier 42 autour de l'axe 42a et obtenir l'écartement désiré du sabot 41.
Pour suivre plus facilement le fonctionnement du dispositif selon l'invention, on se référera, non seulement aux figs. 6 et 7, mais également aux schémas des figs. 8 à 10 sur lesquels on a représenté, en développement, les différents organes circulaires du dispositif.
Sur la fige 8, le plateau µ est représenté dans la position pour laquelle le galet 13 est en regard de la partie inférieure de la rampe 7, ce qui, dans l'exemple représenté, correspond à la position de grand pas. Le frein 40 est desserré, de même d'ailleurs que le frein 44. Lorsque le pilote veut diminuer le pas, il lui suffit de faire agir
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le frein 40 sur le plateau 6. Grâce à ce freinage, il se produit un déplacement relatif entre ce plateau 6 et l'arbre moteur 4 et, par conséquent, les galets 13 qui montent le long de la came pour venir, par exemple, dans la position de la fig. 9. Les galets 13 commandent lors de ce déplacement, le mouvement de rotation des pales 1 et la autour de leur axe longitudinal.
Dès que l'on fait cesser d'agir le frein 40, le dispositif se trouve bloqué dans la position dans laquelle il est amené, par exeraple, dans la position de la,fig. 9. En effet, sous l'action des forces qui agissent sur elle (iorce centrifuge, couple central) la pale tend à tourner autour de son axe longitudinal dans le sens de la flèche F2. Le galet 13 tend alors à chasser la came 2 vers la droite (fig. 9). Mais ce mouvement du plateau 6 est empêché par le sabot de frein 41 qui se bloque précisément dans le sens de ce mouvement.
On comprend alors immédiatement que, quelle que soit la position intermédiaire qu'occupe le galet 13, le long de la came 7, le blocage sera assuré par ce sabot 41. Le pilote peut donc amener et maintenir les pales dans toutes les positions uésirées entre les deux positions extrêmes de petit pas et de grand pas.
Lorsque le pilote désire augmenter le pas, c'est- à-dire faire descendre les galets 13 le long de la came 7, il lui suffit de faire agir le frein 44, celui-ci provoque, comme on l'a déjà expliqué précédemment, l'écartement du sabot de frein 41. Le plateau 6 est alors libéré et, sous l'action des galets 13 qui agissent sur la came 7, se déplace vers la droite tant que dure l'action du frein 44. Le mouve-
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ment du plateau 6 peut d'ailleurs être facilité par un ressort 46. Des butées 50 portées, par exemple, par la douille 43 limitent le mouvement de ce plateau dans les deux sens, en coopérant pour cela avec l'ergot 51 porté par ce plateau.
Il est essentiel de remarquer que les réalisations ci-aessus décrites pour les différents organes du dispositif n'ont été données qu'à titre d'exemples et que chacun de ces organes pourrait être réalisé d'une manière différente.
.'la particulier, le sabot de frein 41, qui assure le blocage du plateau 6 dans toute position désirée, pourrait être remplacé par tout autre dispositif de blocage approprié (cliquet, crémaillère, engrenages, etc.). De même, par voie de conséquence, le sabot de frein 44, qui permet de libérer ce dispositif de blocage, pourrait être remplacé par tout autre dispositif équivalent.
On a représenté sur la fig. 11 une variante de réalisation qui dérive directement du dispositif représenté sur les rigs. 1 à 5. Mais alors que ce dispositif des figs.
1 à 5 ne permettait d'amener et de maintenir la pale que dans deux positions différentes, celui représenté sur la f ig. 11 permet de l'amener et de la maintenir dans trois positions. Dans ce but, entre la partie plane A de la came (comparée avec la fig. 5), correspondant à une première position extrême des pales, et la partie B de cette came, correspondant à l'autre position extrême, est prévue une position intermédiaire E. Selon l'invention, un dispositif est alors prévu qui, lorsque le pilote fait agir le frein pour provoquer le déplacement du plateau 6 et de la came 7.
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à partir de la position pour laquelle le galet 13 se trouve en regard de la partie A, arrête le mouvement de cette came lorsque le galet 13 est en regard de cette partie intermédiaire E.
Dans l'exemple représenté, ce dispositif est constitué par un verrou 47 dont l'extrémité 47a vient heurter une butée 48 au moment où le galet 13 va tomber dans la position E. Lorsque ce galet 13 est dans cette position E, un ressort 49 soulève le verrou dont l'extrémité 47a échappe alors à la butée 48. Le passage du galet 13 de la position E à la position D pourra donc être ultérieurement commandé sans aucune difficulté.
Sur la fig. 12, on a représenté l'application du même principe à la réalisation d'un dispositif permettant le blocage dans quatre positions différentes. Dans ce but, il suffit de prévoir un second verrou analogue au verrou 47 sus-décrit.
Les figures 13 et 14 représentent une variante de construction du dispositif des figures 1 à 5, appliquée à une hélice à trois pales. Selon cette variante, les ressorts ou sandows 14 agissant sur les pales sont remplacés par un ressort unique spiral 50a monté, par exemple, dans une boite 51a dans l'axe du moyeu. Ce ressort, dont une extrémité est fixe, agit, par son autre extrémité, sur un pignon conique 52 en prise avec les différents pignons coniques 54 correspondant chacun à une pale. Chaque pignon conique 54 est solidaire d'un pignon droit 55 en prise avec un secteur denté 56 solidaire de la pale correspondante.
Grâce à cette disposition, le ressort 50a exerce constamment une action sur chacune des pales en antagonisme à l'action des forces qui agissent sur ces pales. En d'autres termes,
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ce ressort spiral 50a joue, pour toutes les pales, le rôle des ressorts 14 du dispositif de la figure 1. Cette disposition présente un avantage résidant en ce sens que le déplacement angulaire des pales peut être beaucoup plus grand qu'avec les ressorts 14. Dans ces conditions, cette disposition permet à chacune des pales de venir automatiquement dans la position de moindre résistance à l'avancement lorsque le moteur qui commande l'hélice s'arrête pour une cause quelconque. On a représenté, par exemple sur la figure 14 en traits pleins, la pale 1 en position de petit pas.
Grâce aux dispositifs sus-décrits, on peut l'amener à volonté dans la position de grand pas la. Mais, lorsque pour une cause quelconque, le moteur s'arrête, les différentes pales viennent automatiquement, en provoquant la compression du ressort spiral 50a, dans la position lb où elles offrent la moindre résistance à l'avancement. Il est évident, toutefois, que cette disposition de ressort unique spiral est applicable dans tous les cas, que l'on désire permettre ou non, l'amenée des pales en position de moindre résistance.
REVENDICATIONS
1. Hélice à pas variable en vol dont chaque pale peut tourner par rapport au moyeu, autour de son axe longitudinal, entre deux positions extrêmes, caractérisée par le fait que chaque pale est montée de façon que les forces qui, en vol, agissent sur elle, tendent toujours à la ramener dans l'une de ces deux positions, ce mouvement étant normalement empêché par un dispositif de blocage qui agit dans un seul sens pour chaque position de la pale et qu'on peut libérer pour permettre le mouvement en question, tandis que le mouvement de'la pale en sens inverse est commandé,
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en antagonisme à l'action des forces qui agissent sur la pale, par l'intermédiaire d'un mécanisme de commande qui puise son énergie dans l'énergie.même des organes en mouvement.
2. Hélice selon 1 caractérisée par le fait que sur chaque pale, qui est vissée sur une portée du moyeu, est rapporté un collier portant un galet placé en regard d'une came solidaire d'un plateau, normalement entraîné par le moyeu, mais auquel on peut, au moment opportun, commander un mouvement relatif qui détermine alors une action sur le galet se traduisant par un déplacement angulaire du collier, et par conséquent, de la pale.
3. Hélice selon 1 caractérisée par le fait que le mouvement relatif du plateau porte-cames est obtenu en exerçant sur lui une action de freinage.
4. Hélice selon 1 caractérisée par le fait que le plateau comporte, pour chaque pale, une came coopérant avec le galet correspondant et formée d'une portée plate en saillie contre laquelle le galet s'appuie pour l'une des positions extrêmes de la pale, et d'un évidement en regard duquel vient le galet lorsque les moyens de freinage entrent en action, ce galet étant alors immédiatement appliqué contre le fond de cet évidement par la seule action des forces sollicitant la pale qui effectuera ainsi son changement de pas.
5. Hélice selon 1 et 4 comportant, en plus de la portée plate sus-mentionnée et de l'évidement, une rampe qui relie le fond de l'évidement à une seconde portée plate, le déplacement relatif du plateau permettant alors d'amener successivement le galet de sa position sur la première portée
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plate, à sa position dans l'évidement, puis à sa position sur la seconde portée plate, des moyens de rappel tels que des ressorts agissant sur ce plateau pour ramener brusquement celui-ci, après cessation de l'action des moyens de freinage de sa troisième position à sa première.
6. Hélice selon 1 caractérisée par le fait que des moyens de compensation agissent sur chaque pale pour atténuer et compenser, dans une certaine mesure, l'action des forces qui la sollicitent et tendent à provoquer son changement de pas.
7. Hélice selon 1 caractérisée par le fait que des moyens de synchronisation agissent sur toutes les pales pour leur commander des déplacements angulaires rigoureusement égaux.
8. Hélice selon 1 caractérisée par le fait que les moyens de compensation spécifiés sous la revendication 6 sont constitués par un ressort unique placé de préférence suivant l'axe du moyeu et qui agit simultanément sur toutes les pales dont il permet un déplacement angulaire suffisant autour de leur axe longitudinal pour qu'elles puissent être amenées à leurs différents pas et même venir à leur position de moindre résistance à l'avancement (en cas d'arrêt du propulseur).
9. Hélice selon 1 et 8 caractérisée par le fait que ce ressort unique agit sur les différentes pales par l'intermédiaire d'une liaison cinématique qui assure un synchronisme rigoureux des mouvements angulaires des différentes pales.
10. Hélice selon 1 et 5 caractérisée par le fait que chaque came comporte une ou plusieurs portées intermé-
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diaires disposées entre la première portée plate en saillie et l'évidement, le galet pouvant être alors immobilisé successivement sur chacune de ces portées intermédiaires par des verrous à effacement automatique.
11. Hélice selon 1 caractérisée par le fait que, selon une variante, chaque came est formée exclusivement d'une rampe contre laquelle le galet est constamment appliqué et le long de laquelle il tend à descendre sous l'action des forces sollicitant la pale, des moyens de blocage automatique agissant normalement sur le plateau pour empêcher son mouvement dans un sens sous l'action des galets sur les rampes mais le permettant dans le sens opposé sous l'action du freinage, ainsi que des moyens provoquant la libération de ces moyens de blocage pour permettre le mouvement dans le sens normalement interdit.
12. Hélice selon 1 caractérisée par le fait que les moyens de blocage spécifiés sous la revendication 11 sont constitués par un sabot de frein à freinage dans un seul sens et agissant normalement sur le plateau, ce sabot pouvant être écarté de ce plateau par un bras articulé sur un tambour auquel on commande un déplacement relatif, provoquant le dit écartement, au moyen d'un frein agissant sur ce tambour.