FR2950118A1

FR2950118A1 - Palier glissant rotule et dispositif de liaison associe d'un mat d'accrochage de turbomoteur sous une voilure d'aeronef comportant un tel palier.

Info

Publication number: FR2950118A1
Application number: FR0956295A
Authority: FR
Inventors: Francois Peyruseigt; Jean Larrochelle
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2011-03-18
Anticipated expiration: 2029-09-14
Also published as: FR2950118B1; US8573848B2; US20110064343A1

Abstract

L'invention concerne un palier glissant rotulé (18) comprenant une bague intérieure (19) et une bague extérieure (21), ladite bague intérieure (19) étant pourvue d'une surface interne (19A) sensiblement cylindrique et d'une surface externe sphérique (19B), ladite bague extérieure (21) étant pourvue de surfaces externe (21B) et interne (21A) cylindriques. Selon l'invention, ce palier (18) comprend une bague intermédiaire (20) interposée entre la bague extérieure (21) et la bague intérieure (19), ladite bague intermédiaire étant pourvue d'une surface interne sphérique (20A) apte à coopérer avec la surface externe de la bague intérieure (19) pour permettre la rotation selon les trois axes de rotation et d'une surface externe définissant au moins une surface de glissement courbe (20B) dans une direction apte à coopérer avec une surface de glissement intérieure (21A) correspondante de la bague extérieure (21).

Description

Palier glissant rotulé et dispositif de liaison associé d'un mât d'accrochage de turbomoteur sous une voilure d'aéronef comportant un tel palier

La présente invention concerne un palier glissant rotulé et un dispositif de liaison associé d'un mât d'accrochage de turbomoteur sous une voilure d'aéronef comportant un tel palier. Dans l'industrie aéronautique, il est connu d'utiliser une rotule pour immobiliser deux organes, tels qu'une bielle et une pièce de structure, en translation l'une par rapport à l'autre, tout en permettant un mouvement relatif en rotation de ces organes. Une telle rotule est par exemple utilisée dans un dispositif pour accrocher un mât d'accrochage de turbomoteurs d'aéronef sous un élément de voilure.

Sur les aéronefs existants, les moteurs sont suspendus en dessous de la voilure par un dispositif d'accrochage complexe appelé également mât d'accrochage comprenant une structure rigide en forme d'un caisson constitué par l'assemblage de longerons et de panneaux raccordés entre eux par plusieurs nervures transversales.

Ces dispositifs sont notamment conçus pour permettre la transmission à la voilure des efforts statiques et dynamiques engendrés par les moteurs, tels que le poids, la poussée, ou encore les différents efforts dynamiques. A ce titre, dans les dispositifs d'accrochage connus de l'art antérieur, la transmission de ces efforts entre la structure rigide et la voilure est assurée par des moyens d'accrochage constitués de trois attaches, une attache avant constituée de deux demi-attaches latérales, une attache arrière, ainsi qu'une attache intermédiaire destinée à reprendre les efforts de poussée générés par le turbomoteur associé.

En référence à la figure 1, on voit un tel dispositif d'accrochage 1 d'un turbomoteur 10 pour aéronef selon l'art antérieur. Pour analyser les efforts, on affecte au turbomoteur un repère orthonormé (OXYZ) dans lequel l'axe OX représente la direction parallèle à un axe longitudinal de ce turbomoteur 10, l'axe OY la direction orientée transversalement par rapport à ce turbomoteur et à l'aéronef, et l'axe OZ la direction verticale vers le haut. Les termes « avant » et « arrière » sont à considérer par rapport à une direction d'avancement de l'aéronef représentée schématiquement par une flèche 7. 10 Plus précisément, ce dispositif comprend une structure rigide d'accrochage 6 et un ensemble de moyens d'accrochage 1 interposés entre le turbomoteur 10 et un élément de voilure 2. Ces moyens d'accrochage 1 sont constitués d'une attache avant 3, d'une attache intermédiaire 4 décrite plus en détail ci-dessous et d'une attache arrière 5, l'attache intermédiaire étant placée entre les attaches avant et arrière. Par ailleurs, sur cette figure 1, il est également représenté à titre indicatif des moyens d'accrochage classiques 12 interposés entre la structure rigide 6 et le turbomoteur 10. Ces moyens d'accrochage 12 ne font pas partie de la présente invention, et ne seront par conséquent pas davantage décrits.

En référence à la figure 1, on peut voir que l'attache intermédiaire destinée à reprendre les efforts de poussée, appelée également attache «spigot », comporte une rotule 8 et un axe 9, appelé également « spigot » logé dans la rotule. La rotule et l'axe sont fixés par l'intermédiaire d'une ferrure de fixation à des éléments des caissons de mât et de voilure.

Plus précisément, la ferrure de fixation pour fixer l'axe présente une surface d'appui sensiblement plane destinée à venir se fixer sur une surface du longeron supérieur du caisson 6 à l'aide de moyens mécaniques de fixation connus. Cette ferrure comporte un axe intégré ou un logement dans lequel un axe est rapporté, l'un ou l'autre étant orienté sensiblement parallèle à l'axe OZ. Lors de l'arrimage du mât, cet axe vient se loger dans la rotule installée dans un élément de voilure 2.

En référence à présent plus spécifiquement à la figure 2A, on peut voir que la rotule est constituée d'un ensemble d'éléments reçus dans un orifice réalisé dans une autre ferrure de fixation 13 de type similaire à la première. Cette seconde ferrure de fixation présente également une surface plane d'appui destinée à venir se fixer sur une surface de l'élément de voilure à l'aide de moyens de fixation connus. Cet ensemble comprend une première bague intérieure 15 présentant une surface sphérique agencée à l'intérieure d'une seconde bague extérieure 16. La surface de la bague extérieure qui est en contact avec la surface intérieure de l'orifice de la ferrure comprend des surfaces planes glissantes 31. Ces surfaces coopèrent avec des surfaces planes intérieures correspondantes de l'orifice pour permettre un déplacement selon l'axe longitudinal OX du turbomoteur. Les deux bagues sont maintenues au sein de l'orifice à l'aide d'une plaque de serrage 14 coopérant avec une rondelle frein 17. Le mouvement de l'axe dans la bague intérieure assure le déplacement selon l'axe OZ. Ainsi, l'attache intermédiaire 4 est conçue de manière à reprendre les efforts transverses dirigés selon la direction OY. Un problème majeur dans une telle configuration structurelle de la rotule provient des frottements entre les surfaces planes de la bague extérieure et la surface intérieure de la ferrure de fixation. En effet, les mouvements relatifs sous charge des surfaces s'accompagnent de frottement qui génèrent des phénomènes d'usure de contact et de glissements au niveau des surfaces de contact entre la bague extérieure et la ferrure de fixation. En particulier, il existe un risque des pics de rugosité présents sur les surfaces frottantes sous l'effet de l'usure de contact qui se soudent mutuellement, ce qui peut conduire, sous forte de charge, au blocage complet ou grippage de la rotule. Ces phénomènes d'usure sont d'autant plus critiques lorsque les surfaces de frottements sont planes en raison des effets de bords libres. Par ailleurs, lorsqu'un tel problème survient, il est nécessaire de changer la ferrure 13 et la bague extérieure 16. Pour cela, on doit démonter l'ensemble des pièces constituant la liaison. Or la ferrure 13 est fixée sur un panneau en matériau composite, le fait de retirer des moyens de fixation et de fixer une nouvelle ferrure peut fragiliser la structure composite, ce qui peut conduire à une détérioration sévère des propriétés mécaniques du panneau. La maintenance pour changer les pièces endommagées s'avère donc difficile et coûteuse.

C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant une rotule présentant un comportement stable en fonctionnement et une durée de vie améliorée, tout en facilitant la maintenance des pièces constituant la rotule. A cet effet, l'invention concerne un palier glissant rotulé comprenant une bague intérieure et une bague extérieure, ladite bague intérieure étant pourvue d'une surface interne sensiblement cylindrique et d'une surface externe sphérique, ladite bague extérieure étant pourvue de surfaces interne et externe cylindriques, Selon l'invention, ledit palier comprend une bague intermédiaire interposée entre la bague extérieure et la bague intérieure, ladite bague intermédiaire étant pourvue d'une surface interne sphérique apte à coopérer avec la surface externe de la bague intérieure pour permettre la rotation selon les trois axes de rotation et d'une surface externe définissant au moins une surface de glissement ayant un profil courbe dans une direction apte à coopérer avec une surface de glissement intérieure correspondante de la bague extérieure. Au sens de l'invention, on entend par surface sphérique une surface formée d'au moins une portion ou un tronçon de sphère. Grâce à la présence de la bague intermédiaire, et en particulier de ces surfaces de glissement ayant un profil courbe dans une direction, on s'affranchit du problème d'usure par frottement de la surface externe de la bague extérieure de l'état de la technique, en remplaçant les surfaces planes de glissement par des surfaces de glissement courbes, supprimant ainsi les effets de bords libres.

Selon une forme de réalisation de l'invention, cette surface de glissement dans une direction est définie par un profil circulaire. Selon une autre forme de réalisation, cette surface de glissement dans une direction est définie par un profil elliptique.

Avantageusement, cette bague intermédiaire est montée de manière amovible dans la bague extérieure. Cette bague extérieure comporte en outre un logement pourvu avantageusement d'au moins une ouverture traversant les surfaces interne et externe cylindriques de la bague extérieure, la bague intermédiaire étant reçue dans le logement par insertion via cette ouverture. De préférence, cette ouverture est un trou de type oblong. Aussi lorsque le palier glissant rotulé est usé, la maintenance est plus aisée et plus rapide que dans le cas de la rotule de l'état de la technique dans laquelle il est nécessaire de changer la bague extérieure ainsi que la ferrure dans laquelle est reçue la bague extérieure. L'invention concerne également un dispositif de liaison associé d'un mât d'accrochage de turbomoteur pour aéronef sous un élément de voilure, le mât d'accrochage comportant une structure rigide en forme d'un caisson, ledit dispositif comprenant une attache intermédiaire susceptible de reprendre les efforts transverses à la structure selon la direction OY. Selon l'invention, cette attache comporte un palier glissant rotulé tel que défini ci-dessus, un axe destiné à venir se loger dans le palier, ledit palier et l'axe étant montés respectivement dans une ferrure de fixation solidarisée à l'un quelconque des éléments pris parmi ladite structure rigide en forme d'un caisson et ledit élément de voilure en forme d'un caisson. Selon une forme de réalisation de l'invention, la direction de la surface externe de glissement de la bague intermédiaire est parallèle à l'axe longitudinal du turbomoteur. Selon une forme avantageuse de réalisation de l'invention, la ferrure de fixation comporte un logement dans lequel est reçu la bague extérieure. La bague extérieure comporte alors une collerette destinée à venir en appui contre le pourtour du logement de la ferrure de fixation lorsque la bague extérieure est mise en place dans le logement, des moyens de fixations étant disposés sur la collerette pour venir solidariser la bague extérieure dans le logement. Ainsi de cette façon, il n'est plus nécessaire d'utiliser une rondelle de frein ni de plaque de serrage pour maintenir la rotule dans le logement de la ferrure de fixation. Ceci rend le montage de l'ensemble plus aisé et plus rapide. Selon une forme de réalisation de l'invention, l'attache intermédiaire est conçue de manière à reprendre les efforts transverses selon la direction (OY) du turbomoteur. Par ailleurs, dans chacune des formes de réalisation de l'invention, ce dispositif de liaison comprend également une attache avant et une attache arrière, l'attache intermédiaire étant située entre celles-ci. Dans différents modes de réalisation possibles, l'invention sera décrite plus en détails en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue de côté d'un dispositif de liaison pour accrocher un mât d'accrochage d'un turbomoteur sous un élément de voilure; - la figure 2A représente schématiquement une vue en perspective éclatée d'un ensemble de pièces constituant un palier glissant selon l'art antérieur et la figure 2B montre une zone de contact de la bague extérieure du palier ; - la figure 3A représente schématiquement une vue en perspective éclatée d'un ensemble de pièces comprenant un palier glissant rotulé selon l'invention destinée à être installé dans une ferrure de fixation et l'index destiné à être reçu dans le palier et la figure 3B montre l'ensemble des pièces en position assemblées ; - la figure 4 représente une vue en perspective éclatée du palier glissant rotulé de la figure 3A.

Le palier glissant rotulé 18 conforme à l'invention représentée sur la figure 4 comprend une bague intérieure 19, une bague intermédiaire 20 et une bague extérieure 21. Les figures 3A et 3B montrent ce palier utilisé comme liaison d'articulation dans le cas d'un dispositif d'accrochage 1 de mât d'accrochage de turbomoteur 10 pour aéronef sous un élément de voilure (Figure 1). Un dispositif de liaison comporte généralement trois attaches interposées entre l'élément de voilure et le mât d'accrochage, appelées respectivement attaches avant 3, attache intermédiaire 4 et attache arrière 5. On affecte un repère orthonormé (OXYZ) à ce palier dans lequel l'axe OX représente la direction parallèle à un axe longitudinal de ce turbomoteur 10, l'axe OY la direction orientée transversalement par rapport à ce turbomoteur 10 et à l'aéronef, et l'axe OZ la direction verticale vers le haut. Les attaches avant et arrière sont similaires à celles rencontrées dans le dispositif d'accrochage de l'art antérieur. En revanche l'attache intermédiaire est spécifique à la présente invention et va donc être décrite de façon détaillée ci-après. Et plus précisément, le palier glissant rotulé de la présente invention est mise en application dans cette attache intermédiaire 4. Une telle attache à rotule est illustrée sur les 3A et 3B. Cette attache 4 comprend une ferrure de fixation 25 présentant une surface d'appui sensiblement plane 30. Cette ferrure 25 comporte un logement 27 dans lequel est reçu un palier glissant rotulé 18 de la présente invention. Plus précisément ce palier qui a une forme globale d'une bague comporte en outre une collerette 23 munie de trous de fixation 24. Lorsque le palier est inséré dans le logement de la ferrure 25, la surface supérieure de cette collerette 23 vient en appui contre la surface du pourtour du logement 27. Des moyens de fixation connus tels que vis et écrou sont alors disposés dans les trous de fixation de la collerette pour solidariser les deux pièces ensemble. Ainsi, il est à comprendre que le montage du palier dans la ferrure est rendu plus aisé et plus rapide que dans le cas du palier de l'état de la technique. En effet, il n'est plus nécessaire d'utiliser une rondelle et une plaque de serrage pour maintenir le palier dans le logement de la ferrure. L'attache 4 comprend également un index 29, appelé également pion de cisaillement orienté de façon sensiblement parallèle à la direction verticale Z dont une extrémité vient se loger dans la rotule. Cet index fait saillie de la surface d'appui d'une seconde ferrure de fixation 28. De préférence, cet index et cette seconde ferrure 28 forment une seule pièce intégrante. Dans une forme alternative, cette ferrure 28 comporte également un logement dans lequel est fixée une extrémité de l'index 29.

Dans une forme de réalisation de l'invention, le palier glissant rotulé 18 est fixé à un élément de voilure 2 par l'intermédiaire de la ferrure de fixation 25 et l'index à un longeron supérieur de la structure rigide 6 du mât d'accrochage par l'intermédiaire de la seconde ferrure 28.

Dans une autre forme de réalisation de l'invention qui est illustrée sur la figure 1, le palier glissant rotulé 18 est fixé au longeron supérieur de la structure rigide 6 du mât et l'index 29 à l'élément de voilure. En référence à présent plus spécifiquement à la figure 4, on peut voir que le palier 18 est constitué de trois bagues, une bague extérieure 21 destinée à venir se loger dans le logement de la ferrure 25, une bague intermédiaire 20 et une bague intérieure 19. La bague intérieure 19 comporte une surface interne 19A sensiblement cylindrique, prévue pour être disposée contre la paroi extérieure de l'index 29 correspondant, et une surface externe 19B présentant un profil sphérique, plus spécifiquement en tronçon de sphère. Cette surface externe 19B est apte à venir coopérer avec la surface interne correspondante 20A de la bague intermédiaire 20. La bague intérieure 19 et la bague intermédiaire 20 possèdent ainsi, l'une par rapport à l'autre, trois degrés de liberté de rotation. La bague extérieure 21 comporte également un surface externe 21B sensiblement cylindrique et une surface interne 21A, les deux surfaces étant raccordées par des parois latérale 21C. Ainsi cette bague se présente sous la forme d'une bague épaulée traversée par un trou oblong. La bague intermédiaire 20 comporte également une surface externe 20B pourvue d'une surface de glissement ayant un profil courbe dans une direction qui est ici parallèle à l'axe longitudinal (OX) du turbomoteur. Cette surface de glissement 20B est destinée à venir coopérer avec une surface interne correspondante 21A de la bague extérieure. On entend par surface de glissement dans une direction, une surface autorisant un déplacement selon la direction (OX). Contrairement à la rotule de l'art antérieur qui utilise une surface de glissement plane pour autoriser ce déplacement selon la direction (OX), la présente invention propose d'utiliser une surface ayant un profil courbe pour limiter les effets d'usure par frottement dus aux effets de bords libres. Ce profil peut être circulaire ou de préférence elliptique. En effet, le profil elliptique permet de réduire les dimensions ainsi que la masse du palier glissant rotulé tout en assurant les mêmes performances. L'agencement entre les trois bagues est très simple et défini de la manière suivante. La bague intérieure 19 est reçue dans le trou de la bague intermédiaire 20 pour former une entité qui vient ensuite s'insérer dans un logement 26 de la bague extérieure 21 prévu à cet effet. Plus précisément les surfaces externe 21B et interne 21A cylindriques de la bague extérieure 21 sont traversées par une ouverture formant un trou 26 de type oblong pour cette insertion. Ainsi une fois la bague intermédiaire comportant la bague intérieure installée dans le logement, elle est entièrement enveloppée par les parois du logement de la bague extérieure. De préférence, la bague extérieure 21 est munie d'un profil d'ogive pour être installé dans le logement 27 de ferrure 25.

Comme cela est illustré sur la figure 3B, on peut voir que lorsque l'index 29 pénètre dans la rotule, une extrémité de l'index traverse le palier et fait saillie de la surface latérale 21C de la bague extérieure 21. Grâce à la structure particulière du palier glissant rotulé de la présente invention, on peut comprendre que la surface intérieure de la ferrure de fixation 25 n'est avantageusement plus soumise à des contacts par frottement avec la surface extérieure de la bague, comme cela était le cas antérieurement. Cela permet de faciliter la maintenance, en effet il n'est plus nécessaire de changer la ferrure de fixation qui est fixée dans un panneau composite.

Un autre avantage conféré par la présente invention est l'amovibilité de la bague intermédiaire par rapport à la bague extérieure qui permet également de faciliter la maintenance. En effet il suffit juste de retirer les moyens de fixations disposés sur la collerette 23 de la bague extérieure pour sortir le palier du logement de la ferrure 25, puis de retirer la bague intermédiaire de son logement pour procéder à un changement d'une des trois pièces ou de vérifier l'état des surfaces qui sont soumises à des frottements.

Claims

REVENDICATIONS1. Palier glissant rotulé (18) comprenant une bague intérieure (19) et une bague extérieure (21), ladite bague intérieure (19) étant pourvue d'une surface interne (19A) sensiblement cylindrique et d'une surface externe sphérique (19B), ladite bague extérieure (21) étant pourvue de surfaces externe (21B) et interne (21A) cylindriques, caractérisé en ce que ledit palier (18) comprend une bague intermédiaire (20) interposée entre la bague extérieure (21) et la bague intérieure (19), ladite bague intermédiaire étant pourvue d'une surface interne sphérique (20A) apte à coopérer avec la surface externe de la bague intérieure (19) pour permettre la rotation selon les trois axes de rotation et d'une surface externe définissant au moins une surface de glissement courbe (20B) dans une direction apte à coopérer avec une surface de glissement intérieure (21A) correspondante de la bague extérieure (21).
2. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface de glissement (20B) de la bague intermédiaire dans une direction est définie par un profil circulaire.
3. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface de glissement (20B) de la bague intermédiaire dans une direction est définie par un profil elliptique. 25
4. Palier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bague intermédiaire (20) est montée de manière amovible dans la bague extérieure (21).
5. Palier selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bague 30 extérieure (21) comporte un logement pourvu d'au moins une ouverture (26) réalisée sur la surface externe (21B) de la bague extérieure, la bague20 intermédiaire (20) étant reçue dans le logement par insertion via cette ouverture.
6. Dispositif de liaison associé d'un mât d'accrochage de turbomoteur (10) pour aéronef sous un élément de voilure (2), le mât d'accrochage comportant une structure rigide (6) en forme d'un caisson, ledit dispositif comprenant une attache intermédiaire (4) susceptible de reprendre les efforts de poussée générés par le turbomoteur (10), caractérisé en ce que cette attache comporte un palier glissant rotulé (18) défini selon l'une des revendications 1 à 5, un axe (29) destiné à venir se loger dans le palier, le palier et l'axe étant montés respectivement dans une ferrure de fixation (25, 28) solidarisée à l'un quelconque des éléments pris parmi ladite structure rigide (6) en forme de caisson et ledit élément de voilure (2) en forme de caisson.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la direction de la surface externe de glissement (20B) de la bague intermédiaire (4) est parallèle à l'axe longitudinal (OX) du turbomoteur (10).
8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la ferrure de fixation (25) comporte un logement (27) dans lequel est reçu la bague extérieure (21).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bague extérieure (21) comporte une collerette (23) destiné à venir en appui contre le pourtour du logement de la ferrure de fixation (25) lorsque la bague extérieure est mise en place dans le logement, des moyens de fixations (24) étant disposés sur la collerette pour venir solidariser la bague extérieure dans le logement.30
10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que l'attache intermédiaire (4) est conçue de manière à reprendre les efforts s'exerçant selon une direction transversale (OY) du turbomoteur.