Hélice à pas automatiquement variable et à compensation différentielle. La, présente invention a pour objet une hé lice dont le pas varie automatiquement .de fa con telle que l'inclinaison -de ses pales soit optima pour toutes les vitesses de l'avion et pour tous les nombres @de tour du moteur.
Dans le cas d'une hélice à pas invariable, la puissance du moteur n'est pas utilisée de la manière optima. Lorsque l'avion est au- dessous -de sa vitesse linéaire de régime, il faudrait que l'inclinaison des pales fût plus faible que lorsqu'il atteint la. vitesse maxima que le moteur est susceptible de lui faire pren dre dans des conditions normales de marche. Au moment où l'avion démarre, il est néces saire que l'hélice ait un pas tel que, agissant ur de l'air immobile par rapport à l'avion, elle exerce un effort de traction aussi élevé que possible.
Au fur et à mesure que la vi tesse de l'avion augmente et que, par consé quent, l'avion se trouve agir sur -de l'air qui a une vitesse relative de plus en plus élevée par rapport à l'avion, il faut, pour que l'utili sation du moteur soit la meilleure, que le pas de l'hélice aille en augmentant. On a déjà cherché à résoudre le problème au moyen de différents systèmes, employant la force de ressorts antagonistes ou de masses centrifuges qui. attaquent directement les pa les de l'hélice pour faire varier leur pas en fonction de la résistance de l'air sur les pa les ou de la vitesse de rotation, mais de tels dispositifs ne donnent, ainsi qu'on le sait, qu'une solution imparfaite du problème.
La présente invention fournit, au -con traire, une solution qui ne laisse rien à dési rer et qui, tout en assurant une variation au tomatique d'incidence .des pales par rapport à l'axe du moteur dans les meilleures conditions, donne .de plus, à chaque instant, une grande souplesse dans l'entraînement die l'hélice. .
La présente invention a pour objet une hélice à pas automatiquement variable et à compensation différentielle, comportant un moyeu sur lequel sont montées rotatives des pales d'hélice, disposé pour être monté rotati- vement sur l'arbre moteur, ce moyeu étant en traîné par l'arbre moteur au moyen d'au moins un bras d'entraînement qui agit sur l'un des bras -d'au moins un levier monté pivotant sur le moyeu, tandis que l'autre bras de ce levier porte un poids centrifuge qui, lorsque l'arbre moteur et le moyeu tournent, est soumis à la.
force centrifuge et agit sur le premier bras de levier en sens inverse du bras d'entraînement, deux autres brais fixés sur ]'.arbre moteur étant reliés chacun respectivement à un bras monté sur chaque pale de l'hélice, de manière à faire tourner ces pales en sens inverse l'une de l'autre auteur de leurs axes respectifs lorsque le moyeu est déplacé augulairement par rapport à l'arbre moteur, les longueurs respectives des différents bras et des bras des leviers ainsi due le poids étant dimensionnés de façon que le couple résistant de l'hélice reste sensiblement constant pour un régime donné du moteur.
Au dessin ci-joint et à titre d'exemple: Fig. 1 est une vue schématique illustrant l'invention; Fig. 2 représente en élévation avec. coupe partielle un mode -de construction d'une hélice à pas variable conforme à l'invention; Fig. 3 est une vue en plan avec coupe partielle suivant G, <I>0, D</I> -de fig. 2 et avec ar rachement; Fig. 4 est une vue .de détail; Fig. 5 est une vue en plan d'un organe de butée dont le chemin de roulement supé rieur a été enlevé;
Fig. 6 est une coupe transversale par A-A de fig. 5; Fig. 7 est une coupe circulaire développée, par B-B de f ig. 5 ; Fig. 8 est une coupe transversale d'une va riante de fi.-. 5; Fig. 9 est une coupe d'une variante de fig. 5; Fig. 10 est une coupe d'une variante de fig. 5; Fig. 11 est une coupe d'une variante de fig. 5.
Ainsi qu'on le voit aux fige. 1 et 2, le dis positif comporte un support 1, monté fou sur l'arbre 2 du moteur, et dans lequel les pales 3. 3' de l'hélice (supposée ici à deux pales) peuvent tourner librement sans échapper. Sur l'arbre du moteur est claveté un en traîneur 4 relié aux bras d e levier 5, 5' de deux masses centrifuges 6,6' susceptibles de tourner librement dans le support par leurs axes 7, 7'. La liaison entre l'entraîneur 4 et les bras de leviers 5, 5' est telle que lorsque ces -deux organes tournent autour de leurs axes, il en résulte une variation .de la. -direc- tion d'application et une variation de lon <U>g</U>ueur de l'attaque desdits organes. Au dessin.
l'entraîneur 4 porte, à titre d'exemple, deux glissières 8. 8' qui coopèreront avec deux doigts 9, 9' portés par les bras de leviers 5. 5'. L'entraîneur est relié aux pales 3, 3', de telle façon que ses déplacements angulaires par rapport au support se traduisent par des déplacements angulaires -des pales. Ceci est obtenu su dessin par des bras 10, 10' agissant sur des .bras 11, 11' fixés sur les axes des pales 3. 3'.
Le fonctionnement du dispositif est le sui vant: Lorsque le moteur -est mis en route, dans le sens @de la. flèche I', l'entraîneur 4 tourne avec lui, mais l'inertie du support 1 et des pales 3, 3' fait que les bras 5, 5' suivent le mouvement de l'entraîneur et' rapprochent tout jd%bord les masses 6, 6' de l'axe 2; en même temps les bras 10, 10' font tourner les pales sur leur axe et les amènent à. une in cidence correspondant à. celle d'une hélice à pales fixes, donc à. l'incidence minima.
L'a vion prenant son vol, la, poussée de l'hélice dnminiue de ce fait; il s'ensuit un -affaiblisse ment du couple résistant de l'hélice; legs m@as- 'ses 6, 6' s'écartent du centre et l'entraîneur 4 prend un angle plus grand par rapport au support 1, ce qui .a. pour effet d'augmenter l'incidence des pales et, par conséquent, de rétablir la. valeur de la poussée :de l'hélice.
La d stance des centres ;de gravité des masses 6, 6' par rapport à. l'axe \? et les liai sons entre l'entraîneur 4 et -ces masses saut. dimensionnées de telle façon que pour une vi tesse donnée @de rotation- du moteur, les pales soient inclinées suivant l'incidence optima. pour le régime de marche résultant et que le couple résistant de l'hélice équilibre exacte- ment le couple -du moteur.
La variation de longueur entre l',axe 2 et les doigts 9 d'une part, et la variation de direction de l'appli cation des forces antagonistes ,',autre part, introduisent une progressivité dans l'actioan des masses 6, 6' sur les variations angulaires qui se produisent entre le support 1 et l'en traîneur 4, de façon à compenser les variations de la composante de la, force tangentielle -des masses 6, 6' transmise à l'entraîneur 4.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 2, 3 et 4, le support est constitué par un moyeu dans lequel les pales 3, 3' sont montées par leur axe 12, un -moyen de rou lements à billes 13, 14 et d'une butée à. rou leaux 15.
Ce moyeu, ainsi qu'on le voit aux fig. et 3 est traversé par le nez du moteur qui porte un manchon 16. Entre le manchon 16 et le moyeu 1 est interposée une fourrure plastique 1 formée par exemple par une ba gue @de caoutchouc ainsi que cela. est indiqué à la fig. 3. Cette fourrure plastique isole au point -de vue vibration le moyeu 1, et, par conséquent, les pales de l'lïélice, @du nez 2 @de l'arbre moteur.
Elle permet en outre un cen trage automatique des masses de l'hélice, évitant ainsi les points critiques de ro tation et assurant un équilibra-e différentiel des poussées et des mouvements de flexion des pales.
Sur l'extrémité du nez -de l'arbre moteur est fixé sur le manchon ,?entraînement 16, par exemple par des -cannelures, l'entraîneur, 4.
Cet entraîneur est muni de bras 18, 18' qui forment chape et maintiennent entre eux des axes 19 sur lesquels peuvent pivoter -des dés 20 qui peuvent .glisser dans,des coulisses 21 portées par les bras 5, 5' pivotés sur les axes 7, 7' des deux masses centrifuges 6, 6'. Les axes 7, 7' sont montés, @au moyen de rou lements à billes 22, dans -des boîtes 23, 23' fixées sur le moyeu 1.
Ce système d'entraînement pourrait évi demment: être remplacé par une came réver sible ou par des engrenages à rayon varia ble donnant la même variation .de bras de le- viers et de direction @d@appl:ication des forces que le 'dispositif qui vient d'être ;décrit.
On voit aux fig. 2 et 4 les bras 10, 10' de l'entraîneur. Ces bras agissent par le moyen de doigts à rotule 2-4, 24' sur les bras 11, 11' fixés sur les axes 12, 12' ides pales 3, 3' de l'hélice.
Le fonctionnement de l'hélice ainsi cons truite est le même que celui .du -dispositif schématique représenté .à la fig. 1. L'ense:
m- ble des pales 3, 3' du moyeu 1, ides, boîtes <B>213,</B> , 23' -des axes 7, 7' .et ides masses centrifu- ges 6, 6' se centre automatiquement pendant la rotation sur le nez de l'arbre moteur 2 grâce -au m@amhon élastique 17. Vapplica- tion du couple moteur à hélice ;se fait sur les bras 5 ,des masses centrifuges, par l'inbermé- diaire des axes 9, 9' -et des dés 20.
Le bras de levier ides glissières du système centri fuge par rapport -au point d'application de la force .motrice sur les axes 9, 9' varie au fur et à mesure que l'angle que fait l'entraî neur 4 par rapport au moyeu 1 augmente, cet angle allant par exemple ,jusqu'à. la, position X-X de la fig. 2.
Cette variation de lon gueur du bras @de levier .du système eentri- fuge.5, 6 et la variation de l'application ,les forces antagonistes ont pour effet @de compenser la variation de la composante (de la force tangentielle des masses centrifuges) qui agit sur l'entraîneur, au fur et à mesure qu'elles s'écartent de l'axe<I>A, 0, B'.</I>
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 2 et 3, les -masses centrifuges sont pour vues de -dispositifs armortisseurs à liquide qui s'opposent aux mouvements rapides (re tour, variations 4e régime) du méca.nis@me.
Chacun -de ces amortisseurs à liquide comporte, en combinaison avec la boîte 23 formant cylindre, une sorte -de came 25, cla- vetée sur l'axe 7, cette came étant suscepti ble de coulisser à frottement doux sur ledit axe et dans le cylindre 23.
La came, ainsi qu'on le voit pour la came 215' de la fig. <B>3,</B> porte des rampes hélicoïdales telles que 2.7', 28' qui, lorsque l'axe 7 tourne, se vissent en quelque sorte sur ,des rampes 29', 30' portées par des pièces fixes 31, 31', 32, 3.2'.
Lors-que, pour la fig. 3, les axes 7, 7' tournent @d:ans le sens inverse des aiguilles d'une montre, les cames 2a5, 215' tendent à se déplacer vers le fond -du. @cylÎndre -et inversement.
L',axe 7 est percé de Banaux 33, 34, 35 qui font commu- niquer les ideux faces de la came 215. Lorsque l'axe 7 tend â tourner, @du liquide, par exem ple 4e l'huile, .qui remplit toutes les cavités libres à l'intérieur des chambres 2a5, est forcé de passer ide la face arrière à la face avant des cames 55, 2Y et inversement, en traver sant les canaux,33,
34, 35. Ces eanaux étant petits, le liquide ne peut se déplacer qu'avec une vitesse réduite, ce -qui freine les @déplace- ments ides cames 2,5, 2,5' -et, par conséquent., des axes 7, 7'.
La limite ide variation.,d'es ca mes 25,<B>2,5'</B> et, par conséquent, ides axes 7, 7' est atteinte lorsque les cames 2L5, 25' butent à fond en :avant ou en arrière. Cette limita tion de position angulaire des axes 7, 7' dé termine l'angle maximum dont l'entraîneur 4 est susceptible @à se déplacer par rapport au moyeu 1.
C'est cet angle maximum de,dé- placement qui est indiqué par la, ligne X-X' de la fig. 2..
Afin @déviter tout contact brutal des ca mes 25, 2!5' à fond de course, les canaux 33 et 35 se trouvent obturés progressivement à. fin de course par les cames 2i5, 215'; la section libre @d:es,canaux 33 et 35diminue :donc -à ce moment pour finir par devenir nulle.
L'étanchéité de l'amortisseur est assurée à l'arrière par un bouchon 36 et à l'avant par un cuir embouti. 37 mis en charge initiale ment par le ressort 3?8 -et que la pression du liquide dans l'amortisseur tend à appliquer toujours idavautab contre les axes 7, 7' et contre les cames 32,,32Y.
Aux fig. 5, 6. 7, 8, 9, 10 et 11 est repré senté le type particulier de butée utilisée, de préférence, en combinaison avec l'hélice décrite ci@c1essus.
Dans sa forme d'exécution représentée aux fig. 5 à 7, la. butée comporte des che mins de roulement 101 et 102 et des galets cylindriques 103 interposés entre ces deux chemins de roulement. Une cage 104 com- porte -des évidements cylindriques dans les quels les galets sont enfilés; elle est pour vue d'une bague extérieure 105 qui ferme ces évidements et enferme les galets. La cage 104 et sa bague extérieure 105 ayant une hauteur inférieure au diamètre des ga lets 103, ces galets font saillie à la. partie supérieure et à la partie inférieure de la cage à travers. des fenêtres 106.
Le jeu entre la cage 104 et les chemins de roulement 10-1 et 102 est calculé de telle façon - étant donné la. limite d'éla.sticité des métaux .qui composent. ces chemins de rou lement et les galets 10,3 - que, en cas de charge élevée, les chemins de roulement vien nent s'appuyer contre la cage 104 avant que le métal des galets et des chemins de rou lement ait dépassé sa. limite d'élasticité.
On conçoit que, grâce à ce dispositif, la limite d'élasticité du métal des galets 103 ne sera jamais dépassée et que, lorsqu'intervien dra une charge qui aurait été assez forte. sans ce dispositif, pour que les déformations permanentes des galets 103 et des chemins de roulement 104 se produisent, la force s'exer çant sur la butée sera supportée à la fois par les galets 103 et par la cage 104, cette der nière s'opposant à toute diminution plus forte du diamètre des galets. Le frottement s'exercera à la fois sous forme de frottement de roulement contre les galets et sous forme de frottement de glissement contre la cage, la force étant supportée par ces deux caté gories d'éléments.
Dans la variante d'exécution représentée à, la fig. 9, les galets 103 sont évidés inté rieurement et contiennent des galets 103' re présentés à la fig. 8. Lorsque la force qui s'exerce sur la butée est suffisante pour que les galets 103 se déforment jusqu'à réduire à 0 le jeu qui existe entre les galets 103 et 103', les chemins de roulement ne portent pas sur les faces de la cage 104 et les galets 103' les empêchent de continuer à se défor mer.
Les fig. 9, 10 et 11 représentent des va riantes dans lesquelles on utilise des galets coniques; les mêmes pièces sont représentées avec les mêmes indices suivis -de la lettre a.
Dans la figA, les galets sont enfilés sur des axes 106 solidaires de la cage 104a, 105a. Dans la fig. 10, les chemins -de roulement sont constitués par des anneaux -de faible épaisseur, susceptibles de se déformer sinusoï- da.lement par le fait :que des éléments annu laires 106, 107 en caoutchouc ou en matière analogue sont interposés entre eux et les boîtes 101e, 102c. Enfin, dans la fig <B>1.1,</B> les rouleaux coniques creux 103 sont remplis ou presque remplis de caoutchouc 103.