EP1475517B1 - Fixation avec rattrapage de jeu d'un levier de commande sur des aubes à angle de calage variable - Google Patents

Fixation avec rattrapage de jeu d'un levier de commande sur des aubes à angle de calage variable Download PDF

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EP1475517B1
EP1475517B1 EP04101927A EP04101927A EP1475517B1 EP 1475517 B1 EP1475517 B1 EP 1475517B1 EP 04101927 A EP04101927 A EP 04101927A EP 04101927 A EP04101927 A EP 04101927A EP 1475517 B1 EP1475517 B1 EP 1475517B1
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EP
European Patent Office
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control lever
control
blade
contact area
drive
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP04101927A
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English (en)
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EP1475517A1 (fr
Inventor
Dominique Raulin
Alain Jean Charles Chatel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA SAS
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line

Definitions

  • the invention relates to the control of blades variable pitch angle in turbomachines. It applies in particular to turbomachines intended for aeronautics, in particular for the control of the air inlet guide vanes in the turbomachine compressors, such as aircraft turbojets.
  • Known devices for controlling the variable pitch vanes in a turbomachine usually comprise a control member in the form of a ring surrounding a casing of the turbomachine and a plurality of levers or rods.
  • Each lever has a first end mounted on a pivot of a blade whose axis is that of pivoting of the blade and a second end connected by a joint to the control ring.
  • the synchronized modification of the angular position of the blades is thus obtained by the rotation of the ring around the axis of the turbomachine.
  • connection between each lever and the ring comprises at least one degree of freedom in rotation about an axis directed substantially radially relative to the ring.
  • the lever being mounted rigidly on the pivot of the corresponding blade, the rotation of the ring induces other relative movements between the ring and the portion of the lever mounted on the pivot of the blade.
  • the rotational movement provided to the blades is essential to optimize the efficiency of the turbomachine and the margin to "pumping". Precision and hysteresis are very important for modern high pressure bodies. In other words, the attachment of the end of the control lever on the pivot of the blade must be very precise.
  • the figure 1 allows to illustrate such a mechanism.
  • a compressor housing and a boss 2 in which is rotatably mounted the outer pivot 11 of a blade 10.
  • An inner pivot 62 of the blade 10 is rotatably mounted in a boss 4 of the inner ring 3.
  • the control lever 20 has a first portion 21 fixed rigidly to the outer pivot 11 of the blade 10 by means of a nut 63.
  • a second end 22 of the control lever 20 has a control pivot 23 mounted to rotate in a hole of the control ring 30.
  • the first portion 21 of the control lever 20 has a square hole 24.
  • the outer pivot 11 of the blade 10 has a drive square 64.
  • the adjustment of the latter in the drive hole 24 of the lever control 20 must be very accurate. This therefore requires difficult and expensive machining like all transmission squares.
  • the document US 5,024,580 A (OLIVE CLIVE E) relates to the control of the variable blades of a turbomachine stator.
  • the device describes a blade lever whose end has sides which are curved so as to fit more or less the shapes of two clamping pieces, in order to proceed to the locking of the arm on the axis of the blade. 'dawn.
  • the main object of the invention is a device for controlling blades with variable pitch angle in a turbomachine according to claim 1, comprising a control ring and a plurality of control levers each having a first end. provided with a driving hole and mounted on a driving portion of an outer pivot of a corresponding blade and a second end connected to the control ring by a hinge, so that a rotation of the control ring around the axis of the turbomachine results in a change in the blade pitch angle.
  • the control lever is made of sheet metal, its driving hole has a first driving portion intended to be in contact with the driving portion of the outer pivot defining a first contact zone control lever / pivot outside, a clearance remaining between the drive part of the outer pivot of the blade and the driving hole of the control lever, in a direction perpendicular to the contact zone, the rotational drive of the first end of the lever command on the training part of the blade is made by means of a play catching plate which is supported on a lateral portion of the control lever substantially perpendicular to the first end of the control lever, by a second contact zone control lever / sheet catch-up device substantially parallel to the first contact zone for pressing the blade-driving part on the first end of the control lever by the first contact zone.
  • the lateral portion of the control lever carrying the second control lever contact zone / play catch plate is perpendicular to the plane of the play catch sheet constituting the control lever, the sheet metal.
  • catch-up device also having a bent portion bearing on the side portion of the control lever by a second contact zone control lever / play catch plate.
  • the play catching plate has a hole of a dimension similar to that of the driving hole of the control lever, one side of which comes into contact with a wall of a recess of the blade, located at the foot of the external pivot. , to form a third zone of contact sheet clearance catch / outside pivot.
  • the first contact area of the control lever / driving portion has a planar shape.
  • a blade 10 and more precisely its outer end that is to say an outer pivot 11 connected to the blade 10 by a driving portion 16.
  • This is characterized by a narrowing or recess 12 relative to the diameter of the outer pivot 11.
  • the second essential part of the device is the control lever 40 which is mainly seen the first end 46. It has a drive hole 45 a little more wide than the section of the drive portion 16 of the blade 10 and the outer pivot 11, but less wide than the main part of the blade 10, so that the control lever 40 can be supported on the -this.
  • the rotation of the blade 10 by the control lever 40 is effected by a first contact zone 41, on a contact portion 13 of the driving portion 16 of the blade 10, in contact with the wall
  • This first contact zone 41 is located in the first end 46 of the control lever 40, on the opposite side to a lateral portion 47 and bent about 90.degree. the first end 46.
  • the purpose of the principle according to the invention is to ensure a frank contact between the contact portion 13 of the drive portion 16 of the blade 10 with the first end 46 of the control lever 40 to the first contact zone 41.
  • a clearance catching plate 50 having a hole 54 having a width equivalent to that of the driving hole 45 of the control lever 40 is used so that it can be threaded onto the outer pivot 11.
  • This sheet of catching up of clearance 50 has a curved portion 51, making an angle of about 90 ° with a clamping surface 57 of the sheet metal of catch-up clearance 50 and being intended to bear against the inside of the lateral part 47 of the control lever 40 by a second contact zone 42.
  • the positioning and the holding in place of the play catch plate 50 is effected by means of a nut 60 which is screwed around the pivot 11 of the blade 10 and thus bears on the inner surface 57 of the catching plate of game 50.
  • the figure 4 shows the control lever 40 alone. One distinguishes the first end 46, extended by a central portion 49 ending in a boss 48. The latter serves for the articulation of the control lever 40 on the control ring.
  • the lateral portion 47 is bent with respect to the first end 46 in which the recess 45 is located.
  • the second contact zone 42 of the control lever 40 is located inside the curved lateral portion 47.
  • the first contact zone 41 of the control lever 40 is on one side of the recess 45 opposite the lateral portion 47.
  • the figure 5 shows the play catch-up plate 50, alone. Correspondingly, there is distinguished the curved portion 51 carrying the second contact zone 52, placed on the outer surface of this curved portion 51.
  • the third contact zone 53 is on one side of the hole 54, on the side of the curved portion 51.
  • figure 6 shows the mounted assembly, in cavalier view. It includes the play catching plate 50 mounted on the first end 46 of the control lever 40 and bearing on the lateral part 47 is curved by its curved portion 51. The assembly is fixed by means of the nut 60 screwed around the outer pivot 11 of the blade 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention concerne la commande des aubes à angle de calage variable dans des turbomachines. Elle s'applique en particulier aux turbomachines destinées à l'aéronautique, notamment pour la commande des aubes directrices d'entrée d'air dans les compresseurs de turbomachines, telles que les turboréacteurs d'avions.
    • Art antérieur et problème posé
  • Les dispositifs connus pour la commande des aubes à calage variable dans une turbomachine, notamment à l'entrée des compresseurs, comportent habituellement un organe de commande sous la forme d'un anneau entourant un carter de la turbomachine et une pluralité de leviers ou biellettes. Chaque levier a une première extrémité montée sur un pivot d'une aube dont l'axe est celui de pivotement de l'aube et une deuxième extrémité reliée, par une articulation, à l'anneau de commande. La modification synchronisée de la position angulaire des aubes est donc obtenue par la rotation de l'anneau autour de l'axe de la turbomachine. Afin de pouvoir suivre le mouvement de rotation de l'anneau de commande, la liaison entre chaque levier 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, le levier étant monté rigidement sur le pivot de l'aube correspondante, la rotation de l'anneau induit d'autres mouvements relatifs entre l'anneau et la partie du levier monté sur le pivot de l'aube.
  • Le mouvement de rotation prodigué aux aubes est indispensable pour optimiser le rendement de la turbomachine et la marge au « pompage ». La précision et l'hystérésis sont très importantes pour les corps de haute pression modernes. En d'autres termes, la fixation de l'extrémité du levier de commande sur le pivot de l'aube doit être très précise.
  • La figure 1 permet d'illustrer un tel mécanisme. On y à fait figurer un carter de compresseur et un bossage 2 dans lequel est monté tournant le pivot extérieur 11 d'une aube 10. Un pivot intérieur 62 de cette aube 10 est monté tournant dans un bossage 4 de l'anneau interne 3. Le levier de commande 20 possède une première partie 21 fixée rigidement au pivot extérieur 11 de l'aube 10 au moyen d'un écrou 63. Une deuxième extrémité 22 du levier de commande 20 possède un pivot de commande 23 monté tournant dans un trou de l'anneau de commande 30.
  • Dans ce but, et en référence à la figure 2, la première partie 21 du levier de commande 20 possède un trou carré 24. Réciproquement, le pivot extérieur 11 de l'aube 10 possède un carré d'entraînement 64. L'ajustement de ce dernier dans le trou d'entraînement 24 du levier de commande 20 doit être très précis. Ceci nécessite donc un usinage difficile et coûteux comme tous les carrés de transmission.
  • Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un autre système de fixation du levier de commande sur le pivot extérieur de l'aube
  • D'autre part, le document US 5 024 580 A (OLIVE CLIVE E) concerne la commande des aubes variables d'un stator de turbomachine. Le dispositif décrit un levier d'aube dont l'extrémité possède des côtés qui sont recourbés de manière à épouser pl.us ou moins les formes de deux pièces de serrage, dans le but de procéder au blocage du bras sur l'axe de l'aube.
    • Résumé de l'invention
  • A cet effet, l'objet principal de l'invention est un dispositif de commande d'aubes à angle de calage variable dans une turbomachine selon la revendication 1, comportant un anneau de commende et une pluralité de leviers de commande ayant chacun une première extrémité munie d'un trou d'entraînement et montée sur une partie d'entraînement d'un pivot extérieur d'une aube correspondante et une deuxième extrémité reliée à l'anneau de commande par une articulation, de sorte qu'une rotation de l'anneau de commande autour de l'axe de la turbomachine se traduit par une modification de l'angle de calage des aubes. Selon l'invention, le levier de commande est en tôle, son trou d'entraînement possède une première partie d'entraînement destiné à être en contact avec la partie d'entraînement du pivot extérieur définissant une première zone de contact levier de commande/pivot extérieur, un jeu subsistant entre la partie d'entraînement du pivot extérieur de l'aube et le trou d'entraînement du levier de commande, dans une direction perpendiculaire à la zone de contact, l'entraînement en rotation de la première extrémité du levier de commande sur la partie d'entraînement de l'aube se faisant par l'intermédiaire d'une tôle de rattrapage de jeu qui prend appui sur une partie latérale du levier de commande sensiblement perpendiculaire à la première extrémité du levier de commande, par une deuxième zone de contact levier de commande/tôle de rattrapage de jeu sensiblement parallèle à la première zone de contact pour plaquer la partie d'entraînement de l'aube sur la première extrémité du levier de commande par la première zone de contact.
  • Selon une réalisation préférentielle de l'invention, la partie latérale du levier de commande portant la deuxième zone de contact levier de commande/tôle de rattrapage de jeu est perpendiculaire au plan de la tôle de rattrapage de jeu constituant le levier de commande, la tôle de rattrapage de jeu ayant également une partie recourbée prenant appui sur la partie latérale du levier de commande par une deuxième zone de contact levier de commande/tôle de rattrapage de jeu.
  • De préférence, la tôle de rattrapage de jeu possède un trou de dimension analogue à celui du trou d'entraînement du levier de commande dont un côté rentre en contact avec une paroi d'un évidement de l'aube, située au pied du pivot extérieur, pour former une troisième zone de contact tôle de rattrapage de jeu/pivot extérieur.
  • De préférence, la première zone de contact du levier de commande/partie d'entraînement possède une forme plane.
    • Liste des figures
  • L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description qui est accompagnée de plusieurs figures représentant respectivement :
    • figure 1, la localisation du dispositif de l'invention dans un étage de compresseur de turbomachine ;
    • figure 2, en vue cavalière, le levier de transmission selon l'art antérieur ;
    • figure 3, en coupe, le dispositif selon l'invention ;
    • figure 4, en vue cavalière, le levier de commande du dispositif selon l'invention ;
    • figure 5, en vue cavalière, la tôle de rattrapage utilisée dans le dispositif selon l'invention ; et
    • figure 6, en vue cavalière, le dispositif selon l'invention.
    Description détaillée d'une réalisation de l'invention
  • En référence à la figure 3, tous les éléments principaux innovants sont représentés, en coupe, sur celle-ci.
  • En premier lieu, on distingue une aube 10 et plus précisément son extrémité extérieure, c'est-à-dire un pivot extérieur 11 relié à l'aube 10 par une partie d'entraînement 16. Celle-ci se caractérise par un rétrécissement ou évidement 12 par rapport au diamètre du pivot extérieur 11. La deuxième pièce essentielle du dispositif est le levier de commande 40 dont on voit principalement la première extrémité 46. Celle-ci est dotée d'un trou d'entraînement 45 un peu plus large que la section de la partie d'entraînement 16 de l'aube 10 et du pivot extérieur 11, mais moins large que la partie principale de l'aube 10, de manière à ce que le levier de commande 40 puisse prendre appui sur celle-ci.
  • L'entraînement en rotation de l'aube 10 par le levier de commande 40 se fait par une première zone de contact 41, sur une partie de contact 13 de la partie d'entraînement 16 de l'aube 10, en contact avec la paroi interne du trou d'entraînement 45 du levier de commande 40. Cette première zone de contact 41 est située dans la première extrémité 46 du levier de commande 40, du côté opposé à une partie latérale 47 et recourbée d'environ 90° par rapport à la première extrémité 46. Le but du principe selon l'invention est d'assurer un contact franc entre la partie de contact 13 de la partie d'entraînement 16 de l'aube 10 avec la première extrémité 46 du levier de commande 40 à la première zone de contact 41.
  • A cet effet, on utilise une tôle de rattrapage de jeu 50 possédant un trou 54 d'une largeur équivalente à celle du trou d'entraînement 45 du levier de commande 40 pour pouvoir être enfilée sur le pivot extérieur 11. Cette tôle de rattrapage de jeu 50 possède une partie recourbée 51, faisant un angle d'environ 90° avec une surface de serrage 57 de la tôle de rattrapage de jeu 50 et étant destinée à venir en appui sur l'intérieur de la partie latérale 47 du levier de commande 40 par une deuxième zone de contact 42.
  • Par une troisième zone de contact 53 tôle de rattrapage de jeu 50/pivot extérieur 11, le trou 54, du côté de la partie recourbée 51, vient en contact avec une paroi 15 de l'évidemment 12 au pied du pivot extérieur 11, car la distance séparant cette troisième zone de contact 53 de la deuxième zone de contact 52 est égale à la distance séparant la première zone de contact 41 de la deuxième zone de contact 42 du levier de commande 40 diminuée de la section de la partie d'entraînement 16 de l'aube 10 à la hauteur de l'évidement 12. De ce fait, lorsque la tôle de rattrapage de jeu 50 est mise en place à l'intérieur du creux formé par la première extrémité 46 et la partie latérale 47 du levier de commande 40, et entourant l'évidement 12, la tôle de rattrapage de jeu 50 prenant appui contre la partie latérale 47 sur une deuxième zone de contact, force, sur la troisième zone de contact tôle 53 de rattrapage de jeu 50/pivot extérieur 11 de l'aube, le levier de commande 40 à venir en contact sur la partie de contact 13 de l'évidement 12 par la première zone de contact pivot extérieur 11/levier de commande 40.
  • Ainsi, on comprend qu'un contact précis et franc sur la première zone de contact 41 est obtenu grâce à l'appui de la partie recourbée 51 de la tôle de rattrapage du jeu 50 sur la deuxième zone de contact 42 le levier de commande 40/tôle de rattrapage de jeu 50 forçant l'évidement 12 de l'aube 10 contre la première extrémité 46 du levier de commande 40 par l'appui tôle de rattrapage de jeu 50/pivot extérieur 11.
  • Le positionnement et le maintien en place de la tôle de rattrapage de jeu 50 est effectué au moyen d'un écrou 60 qui se visse autour du pivot 11 de l'aube 10 et appuie ainsi sur la surface intérieure 57 de la tôle de rattrapage de jeu 50.
  • La figure 4 montre le levier de commande 40 seul. On distingue la première extrémité 46, prolongée par une partie centrale 49 se terminant par un bossage 48. Ce dernier sert à l'articulation du levier de commande 40 sur l'anneau de commande.
  • La partie latérale 47 est recourbée par rapport à la première extrémité 46 dans laquelle se trouve l'évidement 45. La deuxième zone de contact 42 du levier de commande 40 se trouve à l'intérieur de la partie latérale 47 recourbée. Enfin, la première zone de contact 41 du levier de commande 40 se trouve sur un côté de l'évidement 45 opposé à la partie latérale 47.
  • La figure 5 montre la tôle de rattrapage de jeu 50, seule. En correspondance, on y distingue la partie recourbée 51 porteuse de la deuxième zone de contact 52, placée sur la surface extérieure de cette partie recourbée 51.
  • La troisième zone de contact 53 se trouve sur un côté du trou 54, du côté de la partie recourbée 51.
  • Enfin, la figure 6 montre l'ensemble monté, en vue cavalière. On y retrouve la tôle de rattrapage de jeu 50 montée sur la première extrémité 46 du levier de commande 40 et prenant appui sur la partie latérale 47 recourbée par sa partie recourbée 51. L'ensemble est fixé au moyen de l'écrou 60 vissé autour du pivot extérieur 11 de l'aube 10.
  • On comprend qu'il est ainsi facile pour un opérateur de monter la tôle de rattrapage de jeu 50 sur la première extrémité 46 du levier de commande 40, une fois que l'écrou a été dégagé du pivot extérieur 11 de l'aube 10. Le vissage de l'écrou 11 sur ce dernier permet donc l'application complète de la tôle de rattrapage de jeu 50 sur la première extrémité 46 du levier de commande 40, et en particulier de sa partie recourbée 51 sur la partie latérale 47 recourbée du levier de commande.
  • On constatera qu'aucun usinage précis n'est nécessaire, mis à part les surfaces en contact dans la première zone de contact.

Claims (3)

  1. Dispositif de commande d'aubes (10) à angle de calage variable dans une turbomachine, comportant un anneau de commande (30) et une pluralité de leviers de commande (40) ayant chacun une première extrémité (46) munie d'un trou d'entraînement (45) et montés sur la partie d'entraînement (16) d'un pivot extérieur (11) d'une aube (10) qui présente un évidement (12) par rapport au diamètre du pivot extérieur (11), et une deuxième extrémité (22) reliée à l'anneau de commande (30) par une articulation, de sorte qu'une rotation de l'anneau de commande (30) autour de l'axe de la turbomachine se traduit par une modification de l'angle de calage des aubes (10),
    caractérisé en ce que :
    - chaque levier de commande (40) est en tôle, la partie d'entraînement (16) du pivot extérieur (11) de l'aube (10) possède une partie de contact (13) destinée à être en contact avec la paroi interne du trou d'entraînement (45) du lever de commande (40), définissant une première zone de contact (41) levier de commande (40)/pivot extérieur (11), un jeu subsistant entre la partie d'entraînement (16) du pivot extérieur (11) de l'aube (10) et le trou d'entraînement (45) du levier de commande (40), dans une direction perpendiculaire à la première zone de contact (41), chaque levier de commande (40) possédant une partie latérale recourbée (47) perpendiculaire à la première extrémité (46), la première zone de contact (41) étant située dans la première extrémité (46) du levier de commande (40), du côté opposé à la partie latérale recourbée (47),
    - il comprend une tôle de rattrapage de jeu (50) possédant un trou (54) d'une largeur équivalente à celle du trou d'entraînement (45) du levier de commande (40) et une partie recourbée (51) sensiblement perpendiculaire à une surface interne (57) de la tôle de rattrapage du jeu (50) ;
    - l'entraînement en rotation de la première extrémité (46) du levier de commande (40) sur la partie d'entraînement (16) de l'aube (10) se faisant par l'intermédiaire de ladite tôle de rattrapage de jeu (50), dont la partie recourbée (51) prend appui sur l'intérieur de la partie latérale recourbée (47) du levier de commande (40) par une deuxième zone de contact (42), levier de commande (40)/tôle de rattrapage de jeu (50), sensiblement parallèle à la première zone de contact (41) pour plaquer la partie d'entraînement (16) de l'aube (10) sur la première extrémité (46) du levier de commande (40), au niveau de la première zone de contact (41) ;
    - la tôle de rattrapage de jeu (50) prenant appui sur une paroi (15) de l'évidement (12) au pied du pivot extérieur (11) par son trou (54), du côté de la partie recourbée (51), définissant ainsi une troisième zone de contact (53), tôle de rattrapage de jeu (50)/pivot extérieur (11), la distance séparant cette troisième zone de contact (53) de la deuxième zone de contact (52) étant égale à la distance séparant la première zone de contact (41) de la deuxième zone de contact (42) du levier de commande (40) diminuée de la section de la partie d'entraînement (16) de l'aube (10) à la hauteur de l'évidement (12).
  2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou (54) est de dimension analogue au trou d'entraînement (45) du levier de commande (40) et présentant un côté destiné à venir en contact avec une paroi (15) de l'évidement (12) de l'aube (10), à la base du pivot extérieur (11).
  3. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie latérale recourbée (47) du levier de commande (40) portant la deuxième zone de contact (42) levier de commande (40)/tôle de rattrapage de jeu (50) est perpendiculaire au plan de la tôle constituant le levier de commande (40).
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EP1475517A1 EP1475517A1 (fr) 2004-11-10
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