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"Perfectionnements aux moyeux d'hélices" La. présente invention a pour objet des perfectionnements aux moyeux d'hélices et, pluei particulièrement aux moyeux d'hé- lices destinées à être utilisées sur des aéronefs,
L'un des objets de l'invention est la réalisation d'une hélice comportant un matelas, placé entre l'arbre de commande et le moyeu, qui est élastique ou qui est capable d'absorber les chocs, qui assure le centrage positif et qui permet aux pales de libellée de s'écarter de sa trajectoire lorsque leur passée est légale,
en donnant ainsi naissance à des couples centrifuges de contre-équilibreage neutralisant le couple de dandinement qui existe lorsque les pales sont obligées de tour- ner dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre moteur
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pendant que lenrs poussées sont inégales.
La valeur du mouvement élastique nécessaire à cet effet est faible parce que les for,- ces centrifuges sont extrêmement grandes par comparaison avec les forces de poussée. un autre objet de l'invention est une commande élastique placée entre l'arbre moteur et l'hélice et maintenant le centre de gravité de l'hélice sur l'axe de l'arbre moteur, la dite commande amortissant les impulsions du moteur qui tendent ha- bituellement à fatiguer prématurément l'arbre, les paliers du moyeu ou les paies*
Conformément à la présente invention, on réalise un moyeu d'hélice comprenant un organe moteur et un organe entraîné avec des dispositifs élastiques agissant à la torsion et relent, en vue de leur commande réciproque,
l'organe moteur et l'organe commandé précités, l'organe commandé étant positivement centré (de manière que tout déplacement radial soit empêché) par rap- port à l'axe de rotation de l'organe de commande, mais possédant la possibilité de s'incliner autour d'un axe normal à l'axe de rotation de l'organe de commande.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, on réalise un moyeu d'hélice comprenant un organe de commande, avec un certain nombre de palettes dirigées radialement vers l'extérieur et un organe commandé comportant un nombre cor- respondant de palettes dirigées radialement vers l'intérieur, des dispositifs élastiques étant interposés et reliant élasti- quement les palettes de l'organe de commande à celles de l'or- gane commandé; ce dernier est ainsi centré positivement et son déplacement radial par rapport à l'axe de rotation de l'or- gêne de commande est empêché; mais l'organe commandé peut s'incliner autour d'un axe normal à l'axe de rotation de l'or- gane de commande.
L'axe précité, autour duquel 1*,organe commandé peut s'in-
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eliners se trouve de préférence dans un plan qui passe CfCl,Uo.&.-
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blement par le centre de gravité de l'organe commandée
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L'invention a également pour objet un procédé draesemblage du moyeu déliée susvisé, procédé consistant b, mettre en place
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l'organe de commande et lorgane commandé dans la relation de
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fonetiomementp l'un par rapport à l'autre,
à insérer du ou-
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outchouc non vulcanisé dans un espace situé entre les dite or*'
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Sanest puis à vulcaniser le dit caoutchouc Une variante de ce procédé consiste à insérer des bandes de caouthoue vulcanise sur un ecté correspondant de chacune des palettes de 1 organe internes 4 immobiliser l'un des dits organes et à faire tour- ner l'autre dans ua séné tel que les bandes de caoutchouc pré- citées ne trouvent comprimées, puis à insérer des bandes de ca- outchoug vulcanisé le long de 1 autre des cotés de chaque pa-
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lette de leorgane interne* Pour permettre de mieux comprendre l'invention et pour en
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faciliter la mise en oeuvre, on va > décrire maintenant plus complètement en 00 référant au des.in annexé sur lequel* La figure $ est une vue en plan à'une hélice perfectionnée
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conformément à l'invention,
dans son application à un aéroplane;
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La figure 8 est un diagramme montrant leéquilibrage deun moment 4e poucoie inégal par un couple résultant de Inaction de
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forces centrifuges agissant sur les pales d'une hélice dans laquelle on laisse agir la poussée pour obliger l'hélice à
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stécarter de ça trajectoire; la figure 9 est une " en élévation de face de l'hélice montrant le moyeu en demilocoupe, avec des parties des paie$
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en coupe et arrachées;
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3La figure 4, enfin, est une vue en plan de 1,tliee mon- trant le moyeu et une partie à'une pale en demi-coupe, les pales
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étant arrachées.
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La figure 1 montre une hélice comportant des pales 1i mony fées sur un moyeu 16 organisé conformément à -invention. Les
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pales sont reliées élastiquement à l'arbre de commande 8 par l'intermédiaire du dit moyeu 16 (voir figures 3 et 4). Ce moyeu est formé de trois parties essentielles, un organe métallique d'entraînement en étoile 18, un boîtier métallique 20 et une liaison élastique 22 disposée entre les deux premières parties.
Sur les figures 3 et 4, on a représenté les pales de l'hélice montées sur le moyeu 16,de manière qu'elles puissent pivoter. Mais il est bien entendu que les pales de l'hélice pourraient être montées de toute manière désirée.
L'organe d'entraînement en étoile, tel qu'il est représen- té, comprend un moyeu cylindrique 23 et quatre palettes 84 dé- calées de 90 . Chaque palette va de préférence en s'amincissant vers le bout ou extrémité 28. Ces palettes vont également en s'amincissant dans le sens de la longueur depuis le moyeu jue- qu'à leurs bouts, afin de ménager un jeu 38 suffisant pour em- pêcher le contact métal sur métal avec les couvercles 34 du boîtier du moyeu.
les bouts des palettes sont arques avec leurs points extrêmes 36 situés sensiblement dans le plan de rota- tion de l'axe de pivotement des pales et à la surface d'une sphère de diamètre sensiblement égal à celui des surfaces cy- lindriques adjacentes 38, 39 du boîtier du moyeu et de l'organe d'entraînement en étoile lorsque ces divers éléments sont as- semblés avec le dispositif élastique. Le contour du bout de chaque palette a une forme telle qu'il ménage des jeux 40 suffi* sants pour permettre le degré désiré d'inclinaison ou d'oscil- lation du boîtier du moyeu dans des plans passant par l'axe de rotation de l'hélice et normaux au plan de rotation de celle-ci.
Une liaison appropriée entre l'arbre et l'organe d'entriei- nement en étoile peut être réalisée pour la liaison du moyeu à l'arbre, en vue de l'entraînement; dans le mode de réalisation figuré, la partie de l'organe d'entraînement formant moyeu comporte un trou conique 54 entourant l'extrémité 56 de même forme de l'arbre de commande et est clavetée sur ce dernier au
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moyen d'une clayette 58, Les surfaces de contact de l'arbre et de l'organe en étoile sont mises de force en contact intime de fortteent au moyen d'un machon taraudé 60 qui es visse sur l'extrémité fileté. 62 de l'arme et qui vient buter contre un épaulement 64 formé par un trou dirculaire 66 du moyeu de l'or- gane en étoile.
Le machon précité est appliqué sur l'organe en étoile au moyen d'une goupille 68. L'organe en étoile présente une extrémité avant filetée 69 destinée à recevoir un outil de traction (non figura pour l'enlèvement du moyeu de l'arbre de commande.
Le bottier du moyeu est fait de préférence en une matière légère, telle qu'un alliage d'aluminium: il comporte quatre pa- lettes 26 dirigées radialement vers l'intérieur et décalées de
90 ; lorsque le tôlier du moyeu est assemblé avec l'organe d'entrainement en étoile, qu'il entoure, pour réaliser la rela tion d'entraînement, les palettes 26 se trouvent décalées et écartées des palettes 24 de l'organe en étoile en ménageant ainsi dea espaces ou chambres 44 pour le dispositif élastique.
Les palettes du boîtier se terminent, à l'endroit de leurs extrémités internes 46, par une surface sensiblement cylindre que, elles sont légèrement plus courtes, dans le sens radial, que les palettes de l'organe en étoile, afin qu'il n'y ait pas contact avec le moyeu du dit organe sur l'angle désiré d'incli- naison relative entre le boîtier du moyeu et l'organe d'entrai- nement en étoile et elles s'étendent vers l'avant et vers l'ar- rière des dites palettes sur une distance suffisante pour que des espaces 32 se trouvent ménagée entre les bords antérieure et postérieurs des palettes de 1 l'organe en étoile et les cou- véroles 34 du boîtier,
qui s'ajustent exactement dans des lc- gements cylindriques 50 ménagés sur les cotés opposés du boi- tier du moyeu et qui sont fixés au dit boîtier au moyen de boulons (traversant les palettes du bottier et les plaques de fermeture du dit boîtier) et d'écrous 52.
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Le boîtier du moyeu est établi pour supporter de manière rotative les extrémités internes des pales dans des logements radiaux 72. Les pales peuvent tourner autour d'un axe normal à l'axe de rotation de l'arbre moteur, ce qui permet de faire varier leur angle ou pas; comme le montre le dessin, les pales sont munies d'une douille en acier 74 vissée sur elles et for- mant, à leurs extrémités internes, un épaulement annulaire 76 en saillie vers l'extérieur servant de butée pour les roule- mente.
Du caoutchouc élastique remplit les espaces ou chambres, ménagés entre l'organe d'entraînement en étoile, le bottier . du moyeu et les plaques de fermeture; ce caoutchouc est de préférence maintenu sous compression dans les chambres préci tées. Le caoutchouc élastique peut être vulcanisé sur place, une union étant ainsi établie par vulcanisation entre le caout- chouc et les diverses parties qui viennent en contact avec lui.
Pour réaliser l'opération de vulcanisation, on assemble l'or- gane d'entraînement en étoile et le boîtier du moyeu avec le caoutchouc non vulcanisé mis en place dans les espaces existant entre les palettes en regard* On maintient l'organe d'entraîne- ment en étoile dans la position convenable par rapport au bot- tier du moyeu, pendant la vulcanisation, au moyen de pièces d'extrémité (non figurées) qui rajustent exactement dans les logements 50 (normalement occupés par les couvercles du boï- tier) pour emprisonner le caoutchouc pendant la vulcanisation, chacune des pièces précitées comportant quatre goujons d'as- semblage qui s'ajustent exactement dans les ouvertures des palettes.
Lors de l'assemblage des éléments, on monte d'abord l'une des pièces susvisées à l'une des extrémités du moyeu avec les goujons d'assemblage dans une position correspondant à le position désirée des palettes 86; on introduit ensuite dans le boîtier du moyeu ],'organe d'entraînement en étoile et la plaque couvercle correspondante (non figurée) assemblée,
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puis on ajuste et on fixe à sa place le couvercle de l'autre extrémité (non figura)
. on place alors tout l'ensemble dans une presse à vulcaniser à vapeur vive
Il est bien entendu qu'il n'est pas nécessaire de vulca- niser le caoutchouc en place et que l'on peut introduire de force des bandes ou des blocs de caoutchouc déjà vulcanisé dans les espaces existant entre les palettes de commande et les palettes commandées; il est désirable dans ce cas que le volume de caoutchouc de chaque espace soit sensiblement égal au volume de l'espace lui-même et que la forme extérieure des blocs soit la même que celle des organes délimitant les espaces en question ou n'en diffère que très légèrement*
Pour insérer ces blocs de caoutchouc, on met en place les quatre premiers dans des espaces alternés, l'organe en étoile et le boîtier étant assemblés librement:
on immobilise ensuite soit l'organe en étoile,soit le bottier,et on fait tourner celui des deux qui n'a pas été immobilisé pour com- primer les blocs de caoutchouc déjàims en place : on ménage ainsi un espace suffisant pour l'introduction des quatre blocs restants. On remarquera que la longueur des blocs est su- périeure, dans une masure suffisante, à la longueur des pa- lettes du bottier pour que la compression initiale désirée du caoutchouc soit réalisée.
Le contact- entre les palettes de l'organe en étoile et les couvercles du bottier peut être empêché, sans perte de l'action d'inclinaison désirée, par l'utilisation de segments (distincts ou reliés) de caoutchouc en feuille d'épaisseur appropriée, disposés entre les ex- trémités des palettes de l'organe en étoile et les faces in- ternes des Couvercles du moyen;
On voit donc que, avec ce dispositif élastique d'entraiement, les impulsions du moteur à l'hélice sont amorties et, étant donné que les moyens élasti- ques cèdent aux moments de poussée inégaux de la pale, ces moments se trouvent contrariés par les moments centrifuges,
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comme on le voit sur la figure 4 et comme on va l'expliquer plus loin; par suite, ces momente alternée ne parviennent pas jusque l'arbre moteur et ne sont pas transmis à la structure de l'aéroplane supportant le moteur.
On voit que le centrage positif de l'organe d'entra!. nement en étoile dans le bottier du moyeu empêohe le déplace- ment relatif du centre de gravité de l'hélice par rapport à l'axe de l'arbre moteur ; il supprime en conséquence les vi- bratione.
Il est bien entendu également que la dureté du caout- chouc utilisa dans ce moyeu doit être choisie pour que le cou- ple le plus doux possible soit appliqué à l'hélice et pour éviter les oscillations en résonance entre larbre moteur et l'hélice. La commande élastique amortit les impulsions du couple non constant du moteur et réduit par suite notablement la valeur des couples alternas agissant sur la pale autour de son axe de pivotement*
En se reportant à la figure 2, on pourra expliquer de la manière suivante la neutralisation du couple produite par la poussée inégale des pales de l'hélice:
L'axe S-S représente l'axe de l'arbre de commande de l'hélice;
t1 et t2 représentent la partie égaledes poussées de l'air sur les pales 1 et 2, respectivement, laquelle est équilibrée par la force t exercée par l'arbre sur le moyeu ; t3 représente l'excès de poussée de l'air sur la pale 1 qui est transmis au moyeu par l'intermédiaire de la dite pale et qui est équilibré par la force t4 agissant sur l'hélice à partir de l'arbre de commande; t3 et t4 donnent un couple de grandeur t3y qui agit dans le sens des aiguilles d'une montre et qui'produit le déplacement angulaire de libellée à partir du plan de rotation r-r. Les forces centrifuges éga- les agissant sur les pales sont représentées par c.
Ces forces donnent un couple de grandeur c x qui agit en sens Inverse
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des aiguilles d'une montre et qui est, par suite, opposé au couple de poussée tey. ±tant donné que pour de petite dépla.. céments des pales à"partir du plan de rotation, la liaison au moyeu n'offre pratiquement aucune résistance à de tels déplacements, il résulte de lois 'bien connues de mécanique que le déplacement est juste suffisant pour satisfaire à la condition d'équilibre représentée par Inéquation : t3y- c x et langle de déplacement ou d'inclinaison sera tg-1 x;
2 y cet angle sera très petit pour tous les cas de faible inégale té de poussée parce que la valeur de e est égale à plusieurs centaines de fois celle de t3.
Bien qu'une hélice montée sur le moyeu si-dessus décrit tourne avec douceur quelles que soient les inégalités de poue- 069 entre les diverses pales, grâce au fait que des moyens ont été prévus pour équilibrer les moments de poussée inégaux des pales à l'aide de forces centrifuges équilibrées, si l'on désire obtenir un déplacement ou trajectoire exact des pales, on peut supprimer toute inégalité de poussée en utilisant des moyens pour établir une différence entre les pales lors- qu'elles tournent à grande vitesse au sol ou en vol, ainsi que pour déterminer et pour corriger le degré existant d'iné- lité de poussée des dites pales.
Tout dispositif indica teur approprié peut être utilisa par exemple l'une quelcon- que des pales ou toutes les pales peuvent être munies de mare. ques d'identification, telles que des marques de couleur différente faciles à observer et permettant de distinguer quelle est la pale particulière ou quelles sont les pales ayant la plus grande poussa Loresqu'sait quelle est la pale (ou quelles sont les paies) qui présente la plus grande poussée, la correction peut être faite par variation du pas de la pale. Ceci peut être fait par exemple par le procédé décrit dans la demande de brevet déposée en Belgique ce même jour pour "Perfectionnements aux pales d'hélices".
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Il est bien entendu que diverses modifications pourraient être apportées aux dispositifs décrits sans que l'économis de l'invention s'en trouve altérée.
Revendications.
1. Un moyeu d'hélice comprenant un organe d'entraînement et un organe entraîné, avec des moyens élastiques à la tor- sion reliant l'organe d'entraînement et l'organe entraîne de manière à assurer la commande, l'organe entraîné étant positivement centré et son déplacement radial par rapport à l'axe de rotation de l'organe d'entrainement étant empêché, le dit organe entraîné ayant toutefois la faculté de e'in- cliner autour d'un axe normal à l'axe de rotation de l'or- gane d'entraînements
2.
Un moyeu d'hélice comprenant un organe d'entraînement qui présente un certain nombre de palettes faisant saillie radialement vers l'extérieur, un organe entraîné comportant un nombre correspondant de palettes faisant saillie radiale- ment vers l'intérieur et des moyens élastiques interposés en- tre les palettes de l'organe d'entraînement et celles de l'organe entraîné et reliant élastiquement les dites palettes, le dit organe entraîné étant positivement centré par les palettes de l'un des dits organes à l'encontre du déplace- ment radial par rapport à l'axe de rotation de l'organe d'en- traînement, tout en étant cependant capable de s'incliner autour d'un axe normal à l'axe de rotation de l'organe d'en- traînement.