Etude embrayage centrifuge pour les moteurs avionables

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MYR
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Etude embrayage centrifuge pour les moteurs avionables

Message par MYR »

L'embrayage centrifuge présente des avantages considérables (et certainement quelques inconvénients). Il ne pèse pas très lourd. Il n'a pas l'air de coûter très cher (dans la mesure où il est vendu à des personnes qui ne sont pas propriétaires des moteurs équipés).
L'étude de la question mérite d'être lancée (pertinence, prospection pour l'achat, éventuelle fabrication, recherche des inconvénients, amélioration des modèles existants, etc.).

Le principal avionneur de ce moteur Genesis 120 y a songé :
http://www.rotaryforum.com/forum/showpo ... tcount=294 (message du 17 février 2009)
Racer a écrit :I am designing a centrifugal clutch setup for the Yamaha Motors for the very reasons listed above. Next time my Gyro flies it will have one of these clutches in it and they will also be available to everyone who is using Yamaha power.
Safety is always #1 priority with me.
Je ne sais pas encore si il a mis à exécution (il y a énormément à lire dans ce sujet, et surtout énormément à décrypter ...).
Ce n'est pas spécialement un sujet qui concerne le Genesis, ça concerne tous les moteurs avionables (tant qu'on est parti pour se compliquer la vie au lieu d'acheter un ratox, autant continuer à s'emm... un peu plus ...).
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MYR
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Re: Etude embrayage centrifuge

Message par MYR »

Je copie-colle au fur et à mesure de mes lectures :
http://www.rotaryforum.com/forum/showpo ... tcount=301 (message du 24 février 2009)
Racer a écrit :The Yamaha engine does not vibrate at all if there is no load on it but as soon as you put a gear reduction and prop on it then it does vibrate pretty good when cold up to about 2,000 RPM then it smooths out like glass. My hanger mate has a Rotax 912 and his motor does the same thing.
I am installing a centrifugal clutch on mine and I think that will solve the vibration problem.
...
http://www.youtube.com/watch?v=mBrVMqy7q4A
  • Traduction :
    Le moteur Yamaha ne vibre pas du tout s'il n'est pas en charge, mais dès que vous mettez un réducteur et l'hélice alors qu'il vibre pas mal à froid jusqu'à environ 2000 RPM, puis il est lisse comme du verre. Mon compagnon de hangar a un Rotax 912 et son moteur fait la même chose.
    J'installe un embrayage centrifuge sur le mien, et je pense que cela va résoudre le problème des vibrations.
    ...
Cette fois, il déclare qu'il est en train d'installer ...
C'est clair et net. Il faut un embrayage centrifuge. Ceux dont j'ai entendu parler commencent à embrayer au dessus de 2000 rpm. Ca tombe très bien.
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jplandez
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Re: Etude embrayage centrifuge

Message par jplandez »

MYR a écrit :Je copie-colle au fur et à mesure de mes lectures :
http://www.rotaryforum.com/forum/showpo ... tcount=301
Racer a écrit :The Yamaha engine does not vibrate at all if there is no load on it but as soon as you put a gear reduction and prop on it then it does vibrate pretty good when cold up to about 2,000 RPM then it smooths out like glass. My hanger mate has a Rotax 912 and his motor does the same thing.
I am installing a centrifugal clutch on mine and I think that will solve the vibration problem.
...
http://www.youtube.com/watch?v=mBrVMqy7q4A
  • Le moteur Yamaha ne vibre pas du tout s'il n'est pas en charge, mais dès que vous mettez un réducteur et l'hélice alors qu'il vibre pas mal à froid jusqu'à environ 2000 RPM, puis il est lisse comme du verre. Mon compagnon de hangar a un Rotax 912 et son moteur fait la même chose.
    J'installe un embrayage centrifuge sur le mien, et je pense que cela va résoudre le problème des vibrations.
    ...
C'est clair et net. Il faut un embrayage centrifuge. Ceux dont j'ai entendu parler commencent à embrayer au dessus de 2000 rpm. Ca tombe très bien.
C'est vrai que les moteurs de moto arrivent à tourner sans inertie importante accouplée.
Ca pose quand même des questions :
Si ca vibre avec l'hélice accouplée, c'est qu'il y'a problème avec le réducteur.
Quand à l'embrayage, il faut s'assurer que ce n'est pas une cautère sur une jambe de bois. Outre le poids, il y'a la fiabilité. Il doit être réversible, sinon quid du risque de survitesse hélice si l'embrayage ne réembraye pas en vol au dessus de 2000trs : Ejection de pales et risque de rupture du bati moteur ?
swiftlightpas
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Re: Etude embrayage centrifuge

Message par swiftlightpas »

jplandez a écrit :
C'est clair et net. Il faut un embrayage centrifuge. Ceux dont j'ai entendu parler commencent à embrayer au dessus de 2000 rpm. Ca tombe très bien.
C'est vrai que les moteurs de moto arrivent à tourner sans inertie importante accouplée.
Ca pose quand même des questions :
Si ca vibre avec l'hélice accouplée, c'est qu'il y'a problème avec le réducteur.
Quand à l'embrayage, il faut s'assurer que ce n'est pas une cautère sur une jambe de bois. Outre le poids, il y'a la fiabilité. Il doit être réversible, sinon quid du risque de survitesse hélice si l'embrayage ne réembraye pas en vol au dessus de 2000trs : Ejection de pales et risque de rupture du bati moteur ?
Même s'il est capable de tourner sans volant, un moteur de moto bicylindre est très brutal à bas régime et cogue , c'est comme ça, mais en effet, au dessus de 2000tr ça tourne à peu près rond, à fortiori avec un tricyclindre...
Un embrayage centrifuge n'est jamais réversible: il est monté sur la partie menante qui comprend les masselottes, même système que les 2cv, il arrivait que ça débraye en descente si l'on roulait trop lentement...

Jamais entendu parler d'emballement d'hélice dangereux sur des machines équipées: à priori le régime régule et freine fortement la machine...pour provoquer un emballement, il faut probablement piquer très fortement, avec là plutôt un risque d'emplafonner la VNE...
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Re: Etude embrayage centrifuge

Message par MYR »

jplandez a écrit :
C'est clair et net. Il faut un embrayage centrifuge. Ceux dont j'ai entendu parler commencent à embrayer au dessus de 2000 rpm. Ca tombe très bien.
C'est vrai que les moteurs de moto arrivent à tourner sans inertie importante accouplée.
Ca pose quand même des questions :
Si ca vibre avec l'hélice accouplée, c'est qu'il y'a problème avec le réducteur.
Quand à l'embrayage, il faut s'assurer que ce n'est pas une cautère sur une jambe de bois. Outre le poids, il y'a la fiabilité. Il doit être réversible, sinon quid du risque de survitesse hélice si l'embrayage ne réembraye pas en vol au dessus de 2000trs : Ejection de pales et risque de rupture du bati moteur ?
J'avoue ne pas comprendre tes craintes. L'embrayage centrifuge est très simple : C'est comme la boite de camembert qui est recouverte par son couvercle: La boite intérieure tourne sur elle-même à l'intérieur du couvercle qui l'englobe. En périphérie de la boite intérieure il y a une série de patins disposés en étoile, ils sont retenus vers le centre par des ressorts et s’écartent vers l'extérieur grâce à la force centrifuge. Les patins touchent alors le couvercle de la boite à camembert et l'entrainent.
Il n' y a pas de risque de surrégime pour l'hélice sauf si éventuellement on réduisait le moteur en dessous de la valeur d'entrainement (un peu plus de 2000 rpm, l’hélice pourrait devenir "moulin à vent" au lieu de "ventilateur". Son régime serait lié à la vitesse de l'avion. Or la vitesse de l'avion n'irait pas à l'infini puisque on ne dépasse pas la VNE.
L'embrayage centrifuge est un système très ancien sur les hélicos. C’est pas très fréquent sur les ULM mais ce n'est pas exceptionnel. Je n'ai jamais entendu parler de sur-vitesse. La crainte est la fiabilité car il n'y a pas beaucoup d'ancienneté pour cet usage, d'où une TBO faible. D’après certains échos, des gens dans les pays de l'est la dépasse allègement, et malgré ça, le système est comme neuf.
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Re: Etude embrayage centrifuge

Message par MYR »

swiftlightpas a écrit :même système que les 2cv, il arrivait que ça débraye en descente si l'on roulait trop lentement...
J'ignorais qu'il y avait un embraye centrifuge sur les 2cv. Tu n'aurais pas les valeurs d'entrainement ?

Autre sujet : il est fort probable que les motoristes* utilisant ce système l'aient récupéré sur un modèle existant. Voilà un axe de recherche très intéressant ...

* BMW Take-off, et HIRTH-SAUER, et probablement d'autres ...
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Re: Etude embrayage centrifuge

Message par swiftlightpas »

L'embrayage centrifuge était monté sur certaines 2cv, AMI et Dyane, soit en série soit en option selon les années et les modèles, mais il embrayait à un régime peu élevé, de l'ordre de 1000tr...Mon père avait une 2cv de 1962 à embrayage centrifuge: pour passer les rapports, il suffisait de lever le pied et de passer la vitesse, puis réaccélérer: ça fonctionnait très bien...
Ce dispositif permettait de conduire la voiture un peu à la manière d'une DS boîte hydraulique (dès 1955) , sauf que sur cette dernière, les vitesses se passaient d'une pichenette sur un mini levier de la commande hydraulique placé devant le volant ... la sensodrive ou BMP6 de PSA en est la version moderne, mais à commande électrique...
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Re: Etude embrayage centrifuge

Message par jplandez »

MYR a écrit :
swiftlightpas a écrit :même système que les 2cv, il arrivait que ça débraye en descente si l'on roulait trop lentement...
J'ignorais qu'il y avait un embraye centrifuge sur les 2cv. Tu n'aurais pas les valeurs d'entrainement ?

Autre sujet : il est fort probable que les motoristes* utilisant ce système l'aient récupéré sur un modèle existant. Voilà un axe de recherche très intéressant ...

* BMW Take-off, et HIRTH-SAUER, et probablement d'autres ...
Ca a existé, sur certains modèles,
Sur la mobylette bleue que m'aveait offert mon tonton pour es 14 ans, l'embrayage était réversible, car il fallait la démarrer en pédalant. Ce qui fait que la roue entrainait le moteur (il y'avait deux jeux de masselottes).
Je ne sais pas quel types d'embrayages sont montés sur les ULM qui en ont.

En ce qui concerne le risque de survitesse, je sais qu'il est réel avec les hélices "constant speed", entre autre si le régulateur se bloque au petit pas en croisière. Même sans perte de couplage moteur - hélice (Sur les avions classiques à pas variable, ramener au Petit Pas en croisire ca surpend : gros freinage et le compte tour derrière le trait rouge si on réduit pas vite les gaz et la vitesse).

Maintenant, je sais pas ce que ca ferait avec une pas fixe déliée du moteur.

Si je m'en réfère à la vidéo publiée pas DynAero, sur les essais "monomoteur" du MCR TWIN, l'hélice du moteur en panne est calée, à priori pas en drapeau. Sauf à ce qu'il y'ait un frein d'helice -le moteur est un 912S), l'hélice calerait bien en cas d'arrêt moteur (ca peut s'expliquer peut être par le réducteur, qui double le couple résistant du moteur arreté.). S'il y'a un embrayage non réversible, fatalement il va débrayer, et l'hélice se remettra a tourner sans être freinée.

Il serait aussi intéressant de savoir pourquoi Rotax a choisi de mettre (en option) un limiteur de couple à friction et pas un embrayage..

Bref, je ne sais pas vraiment ce qui se passerait. Je me souviens toutefois que le manuel de vol du F27 indiquait que la première action à effectuer en cas de "survitesse hélice" était d'éloigner les passagers du plan de l'hélice. Et que d'autre part, il était dit que sur un monomoteur, la rupture de pale risquait fort d'entrainer la rupture des attaches moteur. Je n'ai jamais bien sur expérimenté.

N'ayant ni faites d'études ni d'essais réels sur le sujet, ce ne sont ques des "cogitations"
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Re: Etude embrayage centrifuge

Message par swiftlightpas »

L'hélice ne cale pas sur un 912 si l'on ne ralentit pas la machine.
Le limiteur de couple sur 912 sert à protéger le réducteur et le vilebrequin des pics de couple de l'interaction moteur / hélice lorsque le moteur se trouve dans les phases de fonctionnement irrégulier (le petit bruit désagréable que l'on entend à bas régime, surtout sur un 912 froid...)

En cas de perte d'une pale métallique sur un avion, il y a des fortes chances d'arracher le moteur.Simple annecdote: sur un Bréguet Alizé, en 1983 je crois, l'équipage a soudainement ressenti des vibrations énormes provenant du moteur, le pilote a dû arrêter le moteur (turboprop Dart 21 de 1950cv, presque le même moteur que celui du Fokker 27) qui menaçait d'être arraché: il s'est avéré que la résistance électrique antigivrage (poids ~3kg, répartis sur ~la moitié de la longueur de la pale) s'est décollée et arrachée du bord d'attaque d'une des pales de l'hélice quadripale...l'appareil a fini vaché dans un champ, cellule vrillée HS, mais équipage indemne

Pour les mobylettes, il me semble que l'entraînement moteur pour le démarrage marchait avec une roue libre à billes et non avec des masselottes
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jplandez
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Re: Etude embrayage centrifuge

Message par jplandez »

swiftlightpas a écrit :L'hélice ne cale pas sur un 912 si l'on ne ralentit pas la machine.
Le limiteur de couple sur 912 sert à protéger le réducteur et le vilebrequin des pics de couple de l'interaction moteur / hélice lorsque le moteur se trouve dans les phases de fonctionnement irrégulier (le petit bruit désagréable que l'on entend à bas régime, surtout sur un 912 froid...)

En cas de perte d'une pale métallique sur un avion, il y a des fortes chances d'arracher le moteur.Simple annecdote: sur un Bréguet Alizé, en 1983 je crois, l'équipage a soudainement ressenti des vibrations énormes provenant du moteur, le pilote a dû arrêter le moteur (turboprop Dart 21 de 1950cv, presque le même moteur que celui du Fokker 27) qui menaçait d'être arraché: il s'est avéré que la résistance électrique antigivrage (poids ~3kg, répartis sur ~la moitié de la longueur de la pale) s'est décollée et arrachée du bord d'attaque d'une des pales de l'hélice quadripale...l'appareil a fini vaché dans un champ, cellule vrillée HS, mais équipage indemne

Pour les mobylettes, il me semble que l'entraînement moteur pour le démarrage marchait avec une roue libre à billes et non avec des masselottes
Il y'a eu différents systèmes,
Les peugeot 103 avaient un système à billes, la motobec "la bleue" et "la grise" avait un système à deux masselottes avec patins qui entrainement le moteur de l'intérieur du tambour par friction. Dans les deux systèmes, la roue entraine toujours le moteur, tant qu'elle tourne à une vitesse minimale bien sur.

Mais ca n'est pas utile s'il n'y a pas de risques si l'hélice débraye, sinon, l'embrayage de la mob n'est pas bien compliqué.

Et c'est vrai que ca fait une alternative intéréssante au limiteur de couple genre Rotax. Du moins au sol, à bas régime moteur, ca évite de solliciter le réducteur. C'est du moins vrai pour les bas régimes (quand les masselottes sont "collées", il n'y a plus de limitation de couple, alors que les limiteurs à friction ont toujours la meme valeur de déclenchement, mais c'est peut être pas plus mal)

Reste qu'il faut que le moteur arrive a tourner au ralenti sans l'inertie de l'hélice (mais c'est vrai pour les moteurs de motos . Ma ducati 916 a quand même un volant d'inertie , pas très lourd, mais de quand même quelques kilos + la cloche d'embrayage)
Il doit falloir aussi faire gaffe à la T°, en cas d'attente au ralenti (sauf petit ventilo au radiateur).
Dernière modification par jplandez le 05 déc. 2011, 18:39, modifié 1 fois.
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Qui fabrique les embrayages centrifuges ?

Message par MYR »

Il serait intéressant de trouver qui fabrique les embrayages centrifuges existants. Peut-être pourraient-ils convenir. Peut-être faudrait-il changer leurs caractéristiques.
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Images embrayage centrifuge

Message par MYR »

Image
Une vue par de l'arrière vers l'avant pour voir l'intérieur aurait été plus intéressante ...

A l'avant (gauche de la photo) : c'est le flector.
A l'arrière (droite de la photo) : C'est la partie menante de l'embrayage (liée au vilebrequin). C'est comme un frein à tambour. Les mâchoires s'écartent avec la force centrifuge et entrent en contact avec la partie menée qui est au milieu de la photo.

Partie menante :
Image

Même chose mais recouvert par la partie menée :
Image
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Poids embrayage centrifuge = 1,1 kg

Message par MYR »

Dans ce document pdf de HIRTH http://www.hirth-motoren.de/en/download ... 0gk50.html :
  • Coupling : Rubber damper (G50) or Centrifugal clutch (GK50) engage rpm ≈ 2100 rpm
    Weight: 8,6 kg (G50); 9,7 kg (GK50)
La différence de poids entre le réducteur avec l'embrayage centrifuge et le même réducteur avec caoutchouc amortisseur est : 1,1 kg.
On a donc une idée approximative du poids.
On sait aussi que l'embrayage se fait (commence à se faire) à 2100 rpm, c'est à dire au delà de la plage des "grosses vibrations" des moteurs que l'on cherche à avioner.
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Re: Etude embrayage centrifuge

Message par MYR »

http://www.rotaryforum.com/forum/showpo ... stcount=93
raven-rotor a écrit :Since we specialize in belt drives and now have been doing it for 15 years, I thought I would add a couple thoughts from what we have learned.

Toothed belts that can handle the type of horsepower you are talking about, without slippage like a ribbed V at the most inopportune time at full power on take off, provide no dampening function whatsoever. We designed that critical dampening into our prop hub.

Alignment is still critical on a belt drive, but you can locate the output shaft in a more favorable location which is really the only way to go for tractor aircraft unless you like looking over a bunch of engine blocking your view.

We designed the last custom redrive we did for the Arctic Cat 660 Turbo sled engine for a continuous output at full rated power of 7000 RPM. You could design for even higher RPM but of course belt life and reliability would suffer.

IMO the RPM that these engines are rated at for full power are ridiculous when used in the same sentence as 'for use in aircraft'. Geared to turn a prop with a very high redrive ratio will give stump pulling thrust and keep the prop tips below Mach .8 - but then what will you do for cruise when you are throttle back and stuck with this super low gear ratio? Once again, IMO the Yamaha and the Weber need to be seriously derated to be used in an aircraft application- both in terms of RPM and for reliability. Broad power band with tons of torque will always be preferable to high RPM for aircraft. Also I would think twice about coupling a gearbox to a layshaft with another even minimal amount of backlash in a second set of gears. Works fine in cars which have no transmission resonance issues, but could be trouble down the road on the Yamaha.

We could have breathed on these great little Suzuki engines 10 years ago and gotten the same powerband at the same weight as the Yamaha or Weber- but here at Raven we value reliability and longevity over peak power. When we need stunning take off power, we add turbocharging just for take off and climbout and then throttle back and cruise on the torque with minimal boost. Its the best combo for power AND reliability.

Hope this may stimulate some useful discussion.

Jeron Smith
Raven ReDrives Inc.
Traduction (très approximative par Google) du passage en gras :
Courroies dentées qui peut gérer le type de puissance dont vous parlez, sans dérapage comme un V à nervures au moment le plus inopportun à pleine puissance au décollage, ne fournissent aucune fonction d'amortissement que ce soit.

Je crois qu'il veut dire que : au moment le plus critique (pleine puissance au décollage) les courroies dentées qui ne peuvent pas glisser comme les courroies en V n'ont aucune fonction d’amortissement.

Il faut donc quelque chose pour amortir. Pour l'instant, je vois :
  • Flector(s) caoutchouc (qui sera utile sur toute la plage de fonctionnement)
    et
  • Embrayage centrifuge pour adoucir les accélérations-décélérations
    Accélérations : lors des remises des gaz brutales ponctuelles en cas d'urgence,
    Décélérations : lors de tous les arrêt moteur
Pour les décélérations, je vous invite à porter attention lors des arrêts des Rotax 80 hp par exemple (qui souvent n'ont pas de limiteur de couple), pour percevoir ce qu'encaissent les réducteurs à engrenage. Regardez en combien de temps il se passe entre le moment où on coupe le moteur et le moment où l'hélice est bloquée ... Ecoutez le bruit aussi ...
Dans notre contexte de réducteur à courroie(s), il me parait nécessaire (quitte à être chiant) de répéter que jusqu'à preuve du contraire :
Les courroies dentées ne fournissent aucune fonction d'amortissement que ce soit.

Le métier de la personne qui le dit (pseudo "raven-rotor") est la vente des réducteurs à courroie http://www.raven-rotor.com/
Image
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serge5694
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Re: Etude embrayage centrifuge

Message par serge5694 »

MYR a écrit :Il faut donc quelque chose pour amortir un peu :
flector(s) caoutchouc (qui sera utile sur toute la plage de fonctionnement)
et
embrayage centrifuge pour adoucir les accelérations-décélérations (remises des gaz brutales ponctuelles en cas d'urgence, et lors de tous les arrêt moteur)
sur mon moteur actuel j'ai un embrayage centrifuge, c'est pour le démarrage car avec le faible taux de réduction que j'ai le démarreur n'arrivait pas a entraîner le tout suffisamment vite pour démarrer. l'embrayage centrifuge une fois collé ne joue pas du tout l'amortisseur de couple j'ai été obligé d'en rajouter un par contre comme tu le dit a l'arrêt du moteur passé (en dessous)le régime de ralenti l'hélice ce désaccouple et le tout s'arrête sans fracas. par contre sa tien de la place et il faut un carter supplémentaire pour le loger.
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