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CA 02418233 2003-01-27
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Titre de l'invention
Dispositif de commande d'aube à angle de calage variable à liaison sans
jeu
Arrière-plan de l'invention
La présente invention concerne la commande d'aubes à angle
de calage variable. Elle trouve une application particulière dans le domaine
de l'aéronautique, notamment pour la commande des positions angulaires
d'aubes directrices d'entrée d'air dans des compresseurs de turbomachine,
telles que des turbomachines d'avion.
Les dispositifs connus pour la commande d'aubes à calage
variable dans une turbomachine comportent habituellement un organe de
commande sous forme d'un anneau entourant un carter de la
turbomachine et une pluralité de leviers ou biellettes, chaque biellette
ayant une première extrémité reliée à l'anneau de commande par une
articulation et une deuxième extrémité montée sur le pivot d'une aube
respective.
La modification synchronisée de la position angulaire des aubes
est réalisée par rotation de l'anneau autour de l'axe de la turbomachine.
Afin de pouvoir suivre le mouvement de rotation de l'anneau, la liaison
entre chaque biellette et l'anneau comprend au moins un degré de liberté
en rotation autour d'un axe dirigé sensiblement radialement par rapport à
l'anneau. Toutefois, la biellette étant montée rigidement sur le pivot de
l'aube correspondante, la rotation de l'anneau induit d'autres mouvements
relatifs entre l'anneau et la partie de la biellette montée sur le pivot de
l'aube. Afin de s'accommoder de ces mouvements supplémentaires, ou
d'au moins une partie d'entre eux, il est bien connu de réaliser la liaison
sous forme d'une rotule ou d'une pièce analogue qui, outre la rotation
autour d'un axe sensiblement radial par rapport à l'anneau, autorise une
rotation autour d'un axe ayant une direction sensiblement circonférentielle
par rapport à l'anneau. Il a aussi été proposé de réaliser une liaison
offrant un degré de liberté supplémentaire en translation dans une
direction sensiblement radiale par rapport à l'anneau. On pourra, en
autres, se référer aux documents FR-A-2 608 678 ou FR-A-2 746 141.
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On connaît également le brevet US 6,019,574 qui propose de
réaliser l'articulation mécanique entre le pivot de l'aube et l'extrémité de
la
biellette montée sur celui-ci par un système de tenon et de mortaise : le
pivot de l'aube comporte une extrémité filetée qui traverse un orifice percé
dans la biellette de commande. Un écrou serré sur l'extrémité filetée du
pivot permet de lier en rotation l'ensemble de ces pièces. De même, la
demande de brevet européen EP 1 010 862 décrit une articulation obtenue
par des ergots d'entraînement solidaires du pivot de l'aube et traversant
des encoches pratiquées sur l'extrémité de la biellette montée sur le pivot.
L'ensemble est également maintenu en rotation par un écrou vissé sur une
extrémité filetée du pivot de l'aube.
Toutefois, dans ces documents, la précision d'entraînement en
rotation de la biellette de commande par rapport au pivot de l'aube varie
de 0,4 à 0,6 en pratique courante. Cette faible précision provient du fait
qu'il existe, entre les différentes pièces, des jeux dus aux tolérances
d'assemblage du dispositif de commande. Un jeu s'installe notamment
entre le pivot et l'extrémité de la biellette montée sur celui-ci. Il en
résulte
une imprécision au niveau de l'entraînement de la biellette qui est
particulièrement préjudiciable au bon fonctionnement de l'ensemble.
Objet et résumé de l'invention
La présente invention vise donc à pallier de tels inconvénients
en proposant un dispositif de commande utilisant des moyens de fixation
de la biellette qui permettent de maintenir sans jeu celle-ci sur le pivot de
l'aube. Un but de l'invention est aussi de supprimer l'imprécision
d'entraînement.
A cet effet, il est prévu un dispositif de commande d'aube à
angle de calage variable pour redresseur de compresseur de
turbomachine, comportant une biellette, des moyens de liaison formant
articulation entre une première extrémité de la biellette et un anneau de
commande, et des moyens de fixation d'une deuxième extrémité de la
biellette sur un pivot d'une aube à commander, caractérisé en ce qu'il
comporte en outre un évidement radial pratiqué dans le pivot de l'aube et
destiné à recevoir la deuxième extrémité de la biellette, l'évidement
comportant au moins un bord plan incliné par rapport à un plan
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longitudinal médian de l'évidement et coopérant avec un bord incliné
correspondant de la deuxième extrémité de la biellette, et un chapeau de
serrage appliqué sur la deuxième extrémité de la biellette et sur lequel
agissent les moyens de fixation, le chapeau de serrage comportant une
surface interne assurant un contact plan avec la face externe de la
deuxième extrémité de la biellette sur laquelle est appliqué le chapeau de
serrage pour maintenir sans jeu la deuxième extrémité de la biellette sur
le pivot de l'aube par contact entre les bords inclinés.
De la sorte, la deuxième extrémité de la biellette est positionnée
sans jeu sur le pivot de l'aube grâce aux plans inclinés réalisés au niveau
de l'évidement radial et de la deuxième extrémité de la biellette.
L'immobilisation de la deuxième extrémité de la biellette sur le pivot de
( l'aube est obtenue par le chapeau de serrage, et son blocage en rotation
par les moyens de fixation. Ainsi, la précision d'entraînement en rotation
entre la biellette et le pivot de l'aube est améliorée.
Une rainure pratiquée sur la surface interne du chapeau de
serrage et dans laquelle est partiellement engagée la deuxième extrémité
de la biellette permet d'assurer avantageusement une anti-rotation du
chapeau de serrage par rapport aux autres pièces.
L'évidement radial pratiqué dans le pivot de l'aube présente
avantageusement deux bords plans inclinés symétriques par rapport à un
plan longitudinal médian de l'évidement afin d'obtenir un blocage
symétrique de la biellette sur le pivot de l'aube. Les deux bords plans
inclinés peuvent également être asymétriques par rapport au plan médian
de l'évidement afin d'assurer un détrompage entre un bord d'attaque et
un bord de fuite de la biellette.
La présente invention vise également un dispositif de commande
d'aube à angle de calage variable pour redresseur de compresseur de
turbomachine, comportant une biellette, des moyens de liaison formant
articulation entre une première extrémité de la biellette et un anneau de
commande, et des moyens de fixation d'une deuxième extrémité de la
biellette sur un pivot d'une aube à commander,
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caractérisé en ce qu'il comporte en outre
- un évidement radial pratiqué dans le pivot de l'aube et destiné à
recevoir la deuxième extrémité de la biellette, ledit évidement comportant
au moins un bord plan incliné par rapport à un plan longitudinal médian de
l'évidement et coopérant avec un bord incliné correspondant de la
deuxième extrémité de la biellette,
- et un chapeau de serrage appliqué sur la deuxième extrémité de
la biellette et sur lequel agissent les moyens de fixation, ledit chapeau de
serrage comportant, au niveau d'une surface interne, une rainure de forme
complémentaire à la partie adjacente à la face externe de la deuxième
extrémité de la biellette sur laquelle est appliqué ledit chapeau de serrage
pour maintenir sans jeu la deuxième extrémité de la biellette sur le pivot de
l'aube par contact entre lesdits bords inclinés.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins
annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout
caractère limitatif. Sur les figures :
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif
de commande selon l'invention ;
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- la figure 2 est une vue en coupe selon le plan Il-II de la figure
1; et
- la figure 3 est une vue en perspective et en écorché du
dispositif de commande de la figure 1.
Description détaillée d'un mode de réalisation
La figure 1 représente, de façon très partielle, une partie de
turbomachine, par exemple d'un turboréacteur d'avion, munie d'aubes 10
à angle de calage variable. Ces aubes sont par exemple des aubes
directrices en entrée de compresseur de turbomachine, réparties autour
de l'axe de la turbomachine. Sur cette figure 1, seule une aube est
représentée.
De façon bien connue, la commande des positions angulaires
des aubes 10 est réalisée par un anneau de commande 20 entourant un
carter 22 de la turbomachine (montré seulement partiellement sur la
figure 1) et une pluralité de biellettes 30. Chaque biellette 30 comporte
une première extrémité 32 reliée à l'anneau de commande 20 par des
moyens de liaison formant articulation. Par exemple, cette articulation est
réalisée par un axe ou doigt 24 traversant la première extrémité 32 de la
biellette 30 et engagé dans un logement 26 de l'anneau de commande 20.
Une deuxième extrémité 34 de la biellette 30 est montée sur un
pivot 12 de l'aube 10 par l'intermédiaire de moyens de fixation 40. Les
moyens de fixation 40 représentés sur la figure 1 sont classiquement
formés d'un système vis-écrou comportant une tige filetée axiale 14
solidaire du pivot 12 de l'aube et un écrou de serrage 42. Les moyens de
fixation peuvent également être réalisés par une vis rapportée et une
douille auto-freinante (non représentées) implantée dans le pivot 12 de
l'aube si la hauteur du pivot de l'aube permet la pose d'une telle douille.
Dans ce cas, un orifice est pratiqué axialement dans le pivot de l'aube
pour le passage de la vis rapportée.
Les figures 2 et 3 illustrent plus en détail un mode de réalisation
d'une liaison entre biellette et pivot d'aube conformément à l'invention.
A la face supérieure 12a du pivot 12 de l'aube 10 d'où fait saillie
la tige filetée 14, est formé un évidement radial 16 délimité latéralement
par des bords plans 16a, 16b inclinés par rapport au plan longitudinal
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médian P de l'évidement 16 et de la biellette 30. L'angle d'inclinaison est
par exemple compris entre 35 et 55 .
La deuxième extrémité 34 de la biellette 30 munie d'un orifice
35 pour le passage de la tige filetée 14 (ou de la vis rapportée) est
5 engagée dans l'évidement radial 16 sur une partie de son épaisseur
délimitée par deux bords latéraux 34a, 34b inclinés par rapport au plan
longitudinal médian P de la biellette. Les inclinaisons des bords 34a, 34b
correspondent à celles des bords 16a, 16b de l'évidement 16 sur lesquels
ils s'appuient.
Un chapeau 44 muni d'un perçage 46 pour le passage de la tige
filetée 14 (ou de la vis rapportée) s'appuie sur une face externe plane 36
de la deuxième extrémité 34 de la biellette. Dans l'exemple illustré, cet
appui est réalisé par le fond plan 48a d'une rainure 48 pratiquée
radialement dans le chapeau 44 et épousant la forme de la deuxième
extrémité 34 de la biellette dans la partie de celle-ci adjacente à la face
36.
L'effort de serrage axial exercé par l'écrou 42 (ou par la vis
rapportée) sur le chapeau 44 et transmis par le contact plan entre les
surfaces planes 36, 48a maintient les bords inclinés 34a, 34b de la
biellette 30 contre les bords inclinés 16a, 16b de l'évidement 16 de sorte
qu'une liaison sans jeu en rotation est établie entre la biellette 30 et le
pivot 12 de l'aube.
Dans l'exemple illustré, les bords 34a, 34b sont inclinés
symétriquement par rapport au plan longitudinal médian P, de même que
les bords 16a, 16b. Il pourra en être autrement. En particulier, seuls deux
bords en contact, par exemple 34a et 16a, peuvent être inclinés, les
autres 34b, 16b ne l'étant pas.
Par ailleurs, il peut avantageusement exister une asymétrie de
position des bords plans inclinés 16a, 16b par rapport au plan médian P de
l'évidement 16 afin d'assurer un détrompage entre un bord d'attaque et
un bord de fuite de la biellette 30. Par asymétrie de position, on entend
que la distance Dl (figure 2) entre l'un des bords plans 16a, 16b et le plan
médian P est supérieure ou inférieure à la distance D2 entre l'autre bord
plan 16a, 16b et le plan médian P.
On remarquera également que la biellette 30 présente, au
niveau de sa deuxième extrémité 34, une partie ayant une épaisseur plus
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grande que celle d'une partie de sa première extrémité 32. Cette
caractéristique permet d'obtenir une meilleure assise de la deuxième
extrémité 34 de la biellette dans l'évidement 16 pratiqué dans le pivot 12
de l'aube.
Le dispositif de commande selon l'invention peut également
comporter une douille 50 disposée autour du pivot 12 de l'aube, entre le
chapeau de serrage 44 et le rebord 52 d'une ouverture du carter 22 de la
turbomachine dans laquelle est montée l'aube 10. Cette douille 50 est
destinée à permettre un centrage du pivot 12 de l'aube avec une matière
anti-friction interposée entre l'ouverture du carter et le pivot de l'aube.
Une cale 54 de réglage du jeu interposée entre le chapeau de serrage 44
et la douille 50 peut être alors avantageusement prévue afin de tenir
compte d'un éventuel jeu axial entre ces pièces. Dans ce cas, le chapeau
de serrage 44 s'appuie également à sa périphérie sur la cale de réglage
54. De plus, une rondelle anti-friction 56 peut être disposée entre le
rebord 52 de l'ouverture du carter 22 et la base du pivot 12 de l'aube.
