FR2784711A1 - Dispositif de commande d'aubes a angle de calage variable - Google Patents
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Abstract
Le dispositif comprend une pluralité de leviers (20) ayant chacun une première partie montée sur un pivot d'une aube respective (12) d'une turbomachine et une deuxième partie reliée à un anneau de commande (42) par une articulation (30), 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. Chaque articulation est formée par une pièce d'articulation élastiquement déformable (30) comportant au moins une partie rigide reliée au levier correspondant (20) et au moins une partie en matériau élastique liée à la partie rigide, la pièce d'articulation (30) étant immobilisée dans un logement (40) formé dans l'anneau de commande (42).
Description
Domaine 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 d'aubes directrices d'entrée d'air pour des compresseurs de turbomachines, tels que des turboréacteurs d'avions.
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 d'aubes directrices d'entrée d'air pour des compresseurs de turbomachines, tels que des turboréacteurs d'avions.
Arrière-plan de l'invention
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 levier ayant une première extrémité montée sur un pivot d'une aube respective et une deuxième extrémité reliée à l'anneau de commande par une articulation.
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 levier ayant une première extrémité montée sur un pivot d'une aube respective et une deuxième extrémité reliée à l'anneau de commande par une articulation.
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 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 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. II 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, entre autres, se référer aux documents FR-A-2 608 678 ou
FR-A-2 746 141. En variante, il a aussi été proposé de s'accommoder de ces mouvements, ou d'au moins une partie d'entre eux, par déformation élastique du levier. Il pourra tre fait référence, entre autres, au document US-A-4 979 874.
FR-A-2 746 141. En variante, il a aussi été proposé de s'accommoder de ces mouvements, ou d'au moins une partie d'entre eux, par déformation élastique du levier. Il pourra tre fait référence, entre autres, au document US-A-4 979 874.
L'utilisation d'articulations mécaniques de type rotule ou analogue dans un dispositif de commande d'un ensemble d'aubes, ou, simultanément, de plusieurs ensembles d'aubes, nécessite la réalisation d'un grand nombre de pièces pour un coût relativement élevé. En outre, de telles articulations sont sujettes à usure pouvant altérer le fonctionnement. Par ailleurs, l'utilisation de leviers élastiquement déformables n'est envisageable que lorsque les débattements angulaires à commander n'ont pas une amplitude très élevée, et entraîne une fatigue des leviers.
Objet de résumé de l'invention
L'invention a pour but de simplifier la réalisation des liaisons entre leviers et anneau de commande d'un dispositif de commande d'aubes à calage variable, afin d'en réduire le coût et d'en accroître la fiabilité.
L'invention a pour but de simplifier la réalisation des liaisons entre leviers et anneau de commande d'un dispositif de commande d'aubes à calage variable, afin d'en réduire le coût et d'en accroître la fiabilité.
Ce but est atteint du fait que chaque articulation reliant un levier à l'anneau de commande est formée par une pièce d'articulation élastiquement déformable comportant au moins une partie rigide reliée au levier correspondant et une partie en matériau élastique liée à la partie rigide, la pièce d'articulation étant immobilisée à l'intérieur d'un logement formé dans l'anneau de commande.
Ainsi, l'invention repose sur le fait qu'une partie au moins des déplacements relatifs entre le levier et l'anneau de commande se traduit simplement par une déformation d'une partie en matériau élastique de la pièce d'articulation.
Les parties rigide (s) et élastique (s) de la pièce d'articulation peuvent avoir une forme de révolution autour d'un axe commun sensiblement radial par rapport à l'anneau de commande.
Le levier peut tre rigidement relié à la partie rigide ou l'une des parties rigides de la pièce d'articulation. Cette solution convient plutôt lorsque la plage de variation de l'angle de calage est réduite, la modification du calage angulaire induisant une sollicitation en cisaillement de la ou des parties élastiques de la pièce d'articulation.
Selon un mode de réalisation préféré, la pièce d'articulation comprend une pièce rigide en forme de bague formant un palier dans lequel un pivot solidaire du levier peut pivoter et, de préférence, également coulisser.
De préférence encore, la ou chaque partie élastique est précontrainte en compression à l'intérieur du logement de la pièce d'articulation. De la sorte, une éventuelle décohésion localisée entre la pièce d'articulation et son logement lors de la sollicitation de la pièce d'articulation, peut tre évitée. Cette précontrainte en compression peut tre réalisée en montant la pièce d'articulation dans son logement par emmanchement à force, ou par moulage en compression ou par tout autre procédé d'assemblage approprié.
Selon une autre particularité de l'invention, l'épaisseur totale de matériau élastique peut varier entre les extrémités de la pièce. Cette variation est avantageusement adaptée à la répartition des efforts ou déformations appliqués à la pièce d'articulation.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ciaprès à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
-la figure 1 illustre de façon partielle un dispositif de commande conforme à l'invention ;
-la figure 2 est une vue de détail en coupe d'une pièce d'articulation du dispositif de la figure 1 ; et
-les figures 3 et 4 sont des vues de détail en coupe illustrant d'autres modes de réalisation de la pièce d'articulation.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ciaprès à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
-la figure 1 illustre de façon partielle un dispositif de commande conforme à l'invention ;
-la figure 2 est une vue de détail en coupe d'une pièce d'articulation du dispositif de la figure 1 ; et
-les figures 3 et 4 sont des vues de détail en coupe illustrant d'autres modes de réalisation de la pièce d'articulation.
Description détaillée de modes de réalisation
La figure 1 montre de façon très partielle un carter 10 d'une turbomachine, par exemple d'un turboréacteur d'avion, munie d'aubes 12 à angle de calage variable. Les aubes 12 sont par exemple des aubes directrices en entrée de compresseur de la turbomachine.
La figure 1 montre de façon très partielle un carter 10 d'une turbomachine, par exemple d'un turboréacteur d'avion, munie d'aubes 12 à angle de calage variable. Les aubes 12 sont par exemple des aubes directrices en entrée de compresseur de la turbomachine.
Chaque aube 12 est munie d'un pivot 14 d'axe A qui peut tourner à l'intérieur d'un palier lisse défini par une bague 18 traversant le carter 10. Le déplacement angulaire de l'aube 12 autour de l'axe A est provoqué par un levier 20 qui, à une extrémité 20a, est solidaire en rotation du pivot 14 en étant engagé sur un carré 16 formé sur ce dernier. L'extrémité 20a du levier 20 est immobilisée sur le pivot 14 au moyen d'un écrou vissé sur l'extrémité du pivot.
A sa deuxième extrémité 20b, le levier 20 qui, dans 1'exemple illustré, a une forme coudée, est muni d'un axe ou pivot 22 engagé dans une pièce d'articulation 30. Cette dernière est immobilisée à l'intérieur d'un logement 40 formé dans un anneau de commande 42 dont l'axe est confondu avec l'axe longitudinal de la turbomachine. De façon bien connue en soi, 1'anneau 42 est mobile en rotation autour de l'axe de la turbomachine, la position angulaire de l'anneau fixant simultanément celle des aubes via les leviers 20.
Comme montré plus en détail par la figure 2, chaque pièce d'articulation 30 est réalisée sous forme d'une pièce composite élastiquement déformable comprenant une bague rigide 32 entourée par une bague 34 en matériau élastique.
La bague rigide 32 forme un palier lisse dans lequel le pivot 22 du levier associé 20 peut pivoter autour d'un axe C sensiblement radial par rapport à l'anneau 42 et à la turbomachine. Le pivot 22 peut également coulisser dans la bague 32 parallèlement à l'axe C. La bague 32 est par exemple en un matériau métallique, tel qu'un alliage à base de cuivre et de nickel pour réduire la friction.
La bague 34 est par exemple en un élastomère, tel qu'un élastomère à base de silicone susceptible de résister à des températures relativement élevées.
Les bagues 32 et 34 ont leurs faces en contact liées l'une à l'autre par tout procédé de liaison approprié, par exemple collage ou adhérisation, couramment utilisé pour la fabrication de lamifiés élastomère-métal.
La pièce d'articulation 30, qui a une forme générale cylindrique d'axe
C est par exemple emmanchée à force dans le logement radial 40. Elle pourrait, en variante, tre moulée en compression directement sur l'anneau 42, ou tre montée dans le logement 40 par tout procédé assurant une précontrainte en compression de la bague 34 en élastomère sur toute sa longueur.
C est par exemple emmanchée à force dans le logement radial 40. Elle pourrait, en variante, tre moulée en compression directement sur l'anneau 42, ou tre montée dans le logement 40 par tout procédé assurant une précontrainte en compression de la bague 34 en élastomère sur toute sa longueur.
La bague 34 en élastomère permet, par sa déformation, de s'accommoder des mouvements relatifs entre l'anneau 42 et le levier 20, qui s'ajoutent à la rotation et à la translation du pivot 22 dans le palier formé par la bague rigide 32, lors de la rotation de l'anneau 42. Ces mouvements additionnels consistent essentiellement en un pivotement autour d'une axe D orthogonal à l'axe
C et ayant une direction circonférentielle par rapport à l'anneau 42.
C et ayant une direction circonférentielle par rapport à l'anneau 42.
Avantageusement, on confère à la bague 34 en élastomère une épaisseur radiale variable entre ses extrémités, en fonction de l'amplitude de déformation, ou de l'intensité de l'effort engendrés par la rotation autour de l'axe
D. Dans 1'exemple illustre, 1'axe D se situe sensiblement au niveau de l'extrémité 30a de la pièce d'articulation la plus éloignée de l'axe de la turbomachine, extrémité par laquelle le pivot 22 est emmanché dans la pièce d'articulation. Entre l'extrémité 30a et l'extrémité opposée 30b de la pièce d'articulation, la bague 34 présente une épaisseur constante, sur une longueur 1 relativement reduite, puis une épaisseur croissante. Le longueur 1 correspond sensiblement à la plage de translation du pivot 22 dans la bague 32. Cette dernière a une épaisseur radiale qui varie de façon correspondante à celle de la bague 34, les faces en contact 32 et 34 ayant une forme sensiblement tronconique sur la plus grande partie de la longueur de la pièce d'articulation.
D. Dans 1'exemple illustre, 1'axe D se situe sensiblement au niveau de l'extrémité 30a de la pièce d'articulation la plus éloignée de l'axe de la turbomachine, extrémité par laquelle le pivot 22 est emmanché dans la pièce d'articulation. Entre l'extrémité 30a et l'extrémité opposée 30b de la pièce d'articulation, la bague 34 présente une épaisseur constante, sur une longueur 1 relativement reduite, puis une épaisseur croissante. Le longueur 1 correspond sensiblement à la plage de translation du pivot 22 dans la bague 32. Cette dernière a une épaisseur radiale qui varie de façon correspondante à celle de la bague 34, les faces en contact 32 et 34 ayant une forme sensiblement tronconique sur la plus grande partie de la longueur de la pièce d'articulation.
Lors du fonctionnement du dispositif de commande, la pièce d'articulation flexible est sollicitée en compression et extension du fait du pivotement autour de I'axe D. La précontrainte en compression de la bague 34 en élastomère permet d'éviter un décollement intempestif entre la pièce d'articulation 30 et le logement 40.
On notera qu'il est possible de bloquer le pivot 22 dans la bague rigide 32 en direction de coulissement parallèlement à l'axe C. Le déplacement du levier 20 dans cette direction par rapport à l'anneau 42 est alors repris par déformation de la bague 34 en élastomère en cisaillement parallèlement à son axe, ce qui peut tre tolérable dans la mesure où le déplacement parallèlement à l'axe C est d'amplitude relativement reduite.
Lorsque la plage de rotation du pivot 22 autour de l'axe C est elle aussi limitée, notamment dans le cas d'une plage réduite de calage angulaire des aubes, le levier 20 peut tre relié rigidement à la partie rigide de la pièce d'articulation.
Une telle solution est montrée par la figure 3. A son extrémité reliée à l'anneau 42, le levier 20 présente une partie cylindrique 22'pleine ou annulaire qui constitue une partie rigide de la pièce d'articulation 30'ou est solidaire de cette partie rigide.
La pièce d'articulation 30'comprend en outre une bague en élastomère 34'directement liée à la partie 22'solidaire du levier. La bague 34'est par exemple emmanchée à force dans son logement 40, ou moulée en compression directement dans le logement 40, pour tre précontrainte en compression.
L'ensemble des déplacements relatifs entre l'anneau 42 et le levier 20, engendrés par la rotation de l'anneau 42, est repris par déformation de la bague 34' en élastomère. Cette dernière est alors sollicitée en cisaillement circonférentiel autour de l'axe C, en cisaillement longitudinal le long de l'axe C et en compression/extension dues au pivotement autour de l'axe D. L'épaisseur radiale de la bague 34'varie entre les extrémités de la pièce d'articulation, comme celle de la bague 34 du mode de réalisation des figures 1 et 2.
La figure 4 illustre encore un autre mode de réalisation qui se distingue de celui des figures 1 et 2 en ce que la pièce d'articulation 30 est une pièce lamifiée comprenant plusieurs bagues rigides 32a, 32b alternant avec plusieurs bagues en élastomère 34a, 34b, et liées à celles-ci, le nombre de bagues rigides et de bagues en élastomère pouvant tre supérieur à deux. Un tel mode de réalisation de la pièce d'articulation peut aussi tre adopté dans le cas de la figure 3, le levier étant alors lié à l'une des bagues rigides. Les bagues en élastomère 34a, 34b sont précontraintes en compression, par exemple par emmanchement à force de la pièce 30 dans son logement 40.
L'épaisseur radiale totale des bagues en élastomère 34a, 34b varie entre les extrémités de la pièce d'articulation, de ! a mme façon que l'épaisseur de la bague 34 dans le mode de réalisation des figures I et 2.
Claims (9)
- 1. Dispositif de commande d'aubes (12) à angle de calage variable dans une turbomachine, comportant un anneau de commande (42) et une pluralité de leviers (20) ayant chacun une première partie montée sur un pivot d'une aube respective (12) et une deuxième partie reliée à l'anneau de commande par une articulation (30), 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, caractérisé en ce que chaque articulation est formée par une pièce d'articulation élastiquement déformable (30) comportant au moins une partie rigide (32 ; 22' ; 32a, 32b) reliée au levier correspondant (20) et au moins une partie en matériau élastique (34 ; 34' ; 34a, 34b) liée à la partie rigide, la pièce d'articulation (30) étant immobilisée dans un logement (40) formé dans l'anneau de commande (42).REVENDICATIONS
- 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties rigide (32 ; 22' ; 32a, 32b) et élastique (34 ; 34' ; 34a, 34b) de la pièce d'articulation ont une forme de révolution autour d'un axe commun (C) sensiblement radial par rapport à l'anneau de commande (42).
- 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé en ce que le levier (20) est rigidement relié à la ou une partie rigide (22') de la pièce d'articulation (30).
- 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pièce d'articulation (30) comprend une pièce rigide en forme de bague (32) formant un palier dans lequel un pivot (22) solidaire du levier (20) peut pivoter.
- 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pivot (22) solidaire du levier (20) peut coulisser dans le palier formé par la bague rigide (32).
- 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que la ou chaque partie élastique (34 ; 34' ; 34a, 34b) est précontrainte en compression à l'intérieur du logement (40).
- 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'épaisseur totale du matériau élastique varie entre les extrémités de la pièce d'articulation (30).
- 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les surfaces liées de la partie rigide (32 ; 22' ; 32a, 32b) et de la partie élastique (34 ; 34' ; 34a, 34b) ont une forme sensiblement tronconique sur au moins une partie de la distance entre les extrémités de la pièce d'articulation (30).
- 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pièce d'articulation comprend une pluralité de parties rigides (32a, 32b) alternant avec des parties élastiques (34a, 34b) et liées à celles-ci.
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