WO2025022073A1 - Systeme d'accouplement de deux pieces de turbomachine d'aeronef, de preference deux arbres de turbomachine - Google Patents

Systeme d'accouplement de deux pieces de turbomachine d'aeronef, de preference deux arbres de turbomachine Download PDF

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WO2025022073A1
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coupling
nut
rotation ring
axial
rotational
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Thomas Jérôme George DUNOYER DE SEGONZAC
Vianney SIMON
Patrice Jean-Marc Rosset
Thierry Fachat
Patrick Jean Laurent SULTANA
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Safran Aircraft Engines SAS
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    • F16D11/14—Clutches in which the members have interengaging parts with clutching members movable only axially
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    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D2011/006—Locking or detent means, i.e. means to keep the clutch in engaged condition

Definitions

  • TITLE COUPLING SYSTEM FOR TWO PARTS OF AN AIRCRAFT TURBOMACHINE, PREFERABLY TWO TURBOMACHINE SHAFTS
  • the invention relates to the field of systems for coupling two parts of an aircraft turbomachine, such as for example a turbojet or a turboprop.
  • the invention relates to a system for coupling two shafts of the aircraft turbomachine, for example a compressor shaft and a turbine shaft, but it is not limited to this preferred application.
  • Another application of the invention lies, for example, in the coupling of a bearing to a turbomachine shaft.
  • Aircraft turbomachine parts coupling systems have been widely developed in the prior art.
  • An example of a coupling system is disclosed in document FR 2 858 249 A1.
  • such a coupling system may comprise a nut for tightening the two parts, the nut then being provided with a thread cooperating with another thread made on one of the two parts to be coupled.
  • the coupling system further comprises an anti-rotation ring cooperating with the nut, this ring being intended to limit/prevent the rotation of this nut relative to the aforementioned part.
  • the means enabling the anti-rotation function include either notches on the shaft involving significant over-torques to be applied during assembly, or particularly expensive splines.
  • prior art may have designs that require visual access for mounting the coupling system, but such visual access is not always possible within the dense environment of a turbomachine.
  • the invention firstly relates to a system for coupling two parts of an aircraft turbomachine, according to the characteristics of claim 1.
  • the possible over-torque to be applied to the nut during assembly remains advantageously moderate, so that the assembly proves to be less mechanically constrained, without however requiring an increase in the pitch/fineness of the anti-rotation means, such as grooves and/or finger-notch assemblies.
  • the design of the invention is also advantageous in that it allows blind assembly of the coupling system, i.e. without visual access to the area of the turbomachine in which the assembly is carried out. This situation occurs in particular when coupling large diameter parts, such as turbomachine shafts, and the invention thus proves to be particularly suitable for this application.
  • the invention preferably comprises at least any one of the following optional features, taken alone or in combination.
  • the first rotational coupling device comprises, and is preferably constituted by, one or more finger-notch assemblies, the number of these assemblies being preferably less than six, and even more preferably less than four.
  • the reduced number of these finger-notch assemblies, for stopping the rotation of the first turbomachine part via the ring, greatly reduces manufacturing costs, in particular compared to a splined solution, which can nevertheless be envisaged.
  • the second rotational coupling device is formed by splines, to stop the nut from rotating, via the ring.
  • splines remain less expensive to produce on these elements than on the parts to be coupled, such as turbomachine shafts.
  • the finger-notch assemblies forming the first coupling device which are first engaged, then it is the splines forming the second coupling device which are engaged after having been matched.
  • the pitch of the splines being smaller than that of the notches, the rotation of the nut to be applied to allow the desired match, and the possible excess torque which results therefrom, advantageously remain low.
  • said first coupling member and said first complementary coupling member are intended to provide between them a circumferential clearance allowing, by consumption of this clearance, sufficient angular movement of the ring to allow said second coupling member to be placed in correspondence, in the circumferential direction, with said second complementary coupling member, this correspondence allowing the axial displacement of the anti-rotation ring from its temporary axial position to its final axial coupling position.
  • it is actually the consumption of the aforementioned clearance which allows, where appropriate, to match the second coupling member(s) with the second complementary coupling member(s). Consequently, no over-torque on the nut is advantageously required for finalizing the assembly of the coupling system.
  • the coupling system comprises elastic return means arranged between the nut and the anti-rotation ring, so as to force the latter axially towards its final axial coupling position.
  • This design proves particularly suitable in the event of a lack of visual access to the assembly area. It automatically generates the axial movements required for the anti-rotation ring.
  • These elastic return means also preferably make it possible to maintain the anti-rotation ring in the final assembly position, even if other means may be adopted to fulfil this latter function, without departing from the scope of the invention.
  • said first coupling member and said first complementary coupling member have inclined circumferential abutment surfaces, forming an angle with respect to the axial direction.
  • the nut and the anti-rotation ring are concentric, with the anti-rotation ring being inserted inside the nut.
  • the invention also relates to an assembly for an aircraft turbomachine comprising two parts, as well as a system as described above, coupling the two parts which are preferably two turbomachine shafts. Other applications can nevertheless be envisaged, without departing from the scope of the invention.
  • the invention also relates to an aircraft turbomachine comprising at least one such assembly. It may for example be a turbojet or a turboprop.
  • the invention also relates to a method for mounting a coupling system as described above, on two aircraft turbomachine parts to be coupled, comprising the following steps:
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a turbojet engine
  • FIG. 2 is a longitudinal half-sectional view of a two-piece coupling system of the turbojet shown in the preceding figure;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the coupling system shown in Fig. 2, and corresponding to the section taken along line lll-lll of Fig. 2;
  • FIG. 4 is a partial perspective view of a clamping nut of the coupling system shown in Figures 2 and 3;
  • FIG. 5 is a partial perspective view of an anti-rotation ring of the coupling system shown in Figures 2 and 3;
  • FIG. 6 is a partial perspective view of an anti-rotation ring, according to an alternative
  • FIG. 7 is a partial perspective view of one end of a shaft of the turbomachine, intended to be coupled by the coupling system shown in Figures 2 and 3;
  • FIG. 8 is a partial perspective view of the coupling system shown in Figures 2 and 3;
  • FIG. 12 are longitudinal half-sectional views of the coupling system shown in Figure 2, in different successive states during a process of assembling this coupling system;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the coupling system shown in Fig. 10, and corresponding to the section taken along line XI-XI of Fig. 10;
  • FIG. 14 are cross-sectional views of the coupling system shown in the preceding figures, according to an alternative, and in different successive states during the assembly process of this coupling system;
  • FIG. 15 is a longitudinal half-sectional view of the coupling system similar to that shown in the preceding figures, and presented in the form of an alternative;
  • FIG. 19 are partial sectional views of the coupling system according to yet another alternative, in different successive states during the assembly process of this coupling system;
  • FIG. 20 is a partial perspective view of a system for locking a plug in a part of the turbojet, this locking system being integrated into the coupling system shown in the preceding figures;
  • FIG. 21 is an axial view of the plug shown in the preceding figure
  • FIG. 24 are partial perspective views of the locking system shown in Figure 20, in different successive states during a process of assembling this locking system;
  • FIG. 25 is a partial sectional view of the locking system, in its condition as shown in Figure 23;
  • FIG. 26 is a partial sectional view of the locking system, in its condition as shown in Figure 24;
  • FIG. 27 is a partial sectional view of the locking system, in its state at the end of the assembly process of this system.
  • an aircraft turbomachine 1 according to a preferred embodiment of the invention.
  • This is a double-flow, double-spool turbojet.
  • turbomachine of another type for example a turboprop, without departing from the scope of the invention.
  • the turbomachine 1 has an axis X around which its various components extend, this axis being called the longitudinal axis of the turbomachine. It comprises, from upstream to downstream in a main direction 5 of gas flow through this turbomachine, a fan 3, a low-pressure compressor 4, a high-pressure compressor 6, a combustion chamber 11, a high-pressure turbine 7 and a low-pressure turbine 8. Conventionally, after passing through the fan, the air is divided into a central primary flow 12a and a secondary flow 12b which surrounds the primary flow.
  • the primary flow 12a flows in a main gas circulation vein 14a passing through the compressors 4, 6, the combustion chamber 11 and the turbines 7, 8.
  • the secondary flow 12b flows in a secondary vein 14b delimited radially towards the outside by a motor casing, surrounded by a nacelle 9.
  • Figures 2 to 8 represent a system 20 for coupling two rotating parts of the turbojet 1, having the same axis of rotation X.
  • These two shafts 22, 24 are hollow, and the upstream end of the first shaft 22 is inserted into the downstream end of the second shaft 24, so as to be coupled in translation and in rotation in the axial direction, via the system 20.
  • the two shafts 22, 24, concentric and centered on the X axis, form with their coupling system 20 an assembly 30.
  • Several assemblies of this type can be provided within the turbojet, with coupled parts that can indifferently belong to various modules of the turbojet, including the fan, the compressors, the combustion chamber, or even the turbines.
  • the coupling system 20 firstly comprises a nut 32 for tightening the two shafts, this nut being centred on the axis X and provided with a first thread 34a, or nut thread, cooperating with a second thread 34b, or first part thread, made on an external surface of the first shaft 22.
  • a nut 32 for tightening the two shafts, this nut being centred on the axis X and provided with a first thread 34a, or nut thread, cooperating with a second thread 34b, or first part thread, made on an external surface of the first shaft 22.
  • the downstream end of the nut 32 exerts an axial force on the second shaft 24, and more precisely on an internal shoulder of the latter.
  • This axial force pushes the second shaft 34 downstream against an external shoulder of the first shaft 22, with an axial shim 36 possibly interposed between the two shoulders, as has been shown as an example in FIG. 2.
  • the axial tightening intensity of the nut is sufficient to generate the desired coupling between the two shafts 22, 24.
  • the system 20 also comprises an anti-rotation ring 38 intended to limit/prevent the rotation of the nut 32, relative to the first shaft 22, in the mounted state of the system 20.
  • the anti-rotation ring 38 is centered on the X axis, being arranged at least partly internally in the nut 32, and being capable of being moved axially relative to the latter, in different axial positions.
  • the anti-rotation ring 38 adopts its most downstream position relative to the nut 32, corresponding to a final coupling position of the shafts. It is held there by a snap ring 40 or a similar retaining element, carried by the ring 38 and cooperating with a groove 42a opposite, made on the internal surface of the nut 32 upstream of the first thread 34a.
  • the first rotational coupling device is constituted by first rotational coupling members 44a made on the downstream end of the ring 38, and by first complementary rotational coupling members 44b, provided on the upstream end of the first shaft 22.
  • these are preferably finger-notch assemblies, the fingers 44a being preferably provided on the ring 38, and the notches 44b on the first shaft 22, even if an inverse solution can be envisaged.
  • the notches 44b are also called first notches 44b.
  • the number of these finger-notch assemblies is preferably less than four, for example three, or two as in the figures.
  • the two fingers 44a are preferably diametrically opposed, as are their corresponding notches 44b on the upstream end of the first shaft 22, these notches opening axially upstream.
  • the fingers 44a provided at the downstream end of the ring 38, project axially downstream and radially inward as shown in FIGS. 2, 5 and 8, or they project only axially downstream, as has been shown in the alternative of FIG. 6.
  • the second rotational coupling device is constituted by second rotational coupling members 46a made on the external surface of the ring 38, and by second complementary rotational coupling members 46b, provided on the internal surface of the nut 32.
  • these are preferably grooves 46a, 46b cooperating with each other, in the form of two concentric annular rows of grooves.
  • Each annular row of grooves 46a, 46b can be uninterrupted over 360°, or extend only over an angular sector less than 360°, or extend over several angular sectors spaced circumferentially from each other.
  • the number of grooves per annular row is high, for example greater than twenty, thirty or forty.
  • the number of grooves is preferably the same for each of the two annular rows of grooves, and this number is strictly greater than that of the number of notches and the number of fingers.
  • Each groove extends radially, in the conventional form of a tooth, and more precisely radially outwards for grooves 46a, and radially inwards for grooves 46b.
  • first grooves 46a are axially spaced from the fingers 44a, towards the upstream. Indeed, there is preferably no axial overlap zone between these elements 46a, 44a.
  • FIGS 9 to 12 illustrate the method of mounting the coupling system 20 on the two shafts 22, 24.
  • the system 20 is put in place on the first shaft 22, so that the nut 32 surrounds the upstream end of this shaft, then this nut 32 is tightened via the first and second threads 34a, 34b.
  • the objective of this tightening is to axially press the first shaft 22 against the second shaft 24, by pressing the downstream end of the nut against the second shaft 24.
  • the tightening torque applied to the nut 32 corresponds to a minimum torque to ensure the desired coupling of the two shafts. This step is shown diagrammatically in FIG. 9.
  • the ring 38 is held in an inactive upstream position, called the non-coupling position, where it is retained axially relative to the nut 32 via the snap ring 40 which cooperates with another groove 42b on the internal surface of the nut, arranged upstream of the groove 42a.
  • the next step is illustrated in Figures 10 and 11. It consists of rotating the ring 38 along the X axis relative to the fixed nut 32, as well as translating it downstream. The rotation of the ring serves to align the fingers 44a with the notches 44b, after which an axial introduction of the fingers can be carried out in these same notches.
  • the rotation and translation force on the ring 38 can be exerted simultaneously, in particular when these actions operate blindly in the turbojet assembly area.
  • the nut 32 is tightened again on the second shaft 22.
  • An overtorque is thus applied to the nut, of a measured intensity, until the desired correspondence between the splines 46a, 46b is obtained.
  • This step aimed at applying an overtorque to the nut 32 is shown diagrammatically in FIG. 12.
  • the pitch of the splines being smaller than that of the notches, the rotation of the nut to be applied to allow the desired correspondence between these splines, and the resulting overtorque, remain advantageously low.
  • the second rotational coupling device 46a, 46b is in its coupling configuration, due to the cooperation between the splines.
  • the first rotational coupling system 44a, 44b remains in its coupling configuration, after its fingers 44a have been further inserted into their respective notches 44b, following the additional axial displacement of the ring 38 relative to the nut 32.
  • Figures 13 and 14 represent an alternative, the design of which advantageously does not require the application of an over-torque on the nut, for the finalization of the assembly of the coupling system 20.
  • FIG 15 Another alternative is shown in Figure 15, which provides elastic return means, such as one or more springs 50 arranged axially between the nut 32 and the anti-rotation ring 38.
  • the spring 50 makes it possible to force the ring 38 axially downstream relative to the nut 32, and it is therefore capable of generating the axial forces required for the passage of the ring 38 from its most upstream position to its provisional axial position, then from this provisional axial position to its final axial coupling position.
  • This principle also makes it possible to maintain the ring 38 in its final axial coupling position, so that the snap ring stop means are no longer necessarily required.
  • Figures 16 to 19 show different states of the coupling system 20 according to yet another alternative, in which each finger 44a and its corresponding notch 44b have inclined circumferential abutment surfaces, forming an angle with respect to the axial direction.
  • each of these two surfaces 52a, 52b forms an angle of non-zero value with the axial direction, parallel to the X axis.
  • the inclined circumferential abutment surfaces 52a, 52b are shown in FIG. 16. They are parallel or substantially parallel, and respectively constituted by a lateral flank of the finger 44a, and by a lateral flank 68 of the notch 44b.
  • the inclination of the circumferential abutment surface 52b of the notch 44b is such that the latter widens circumferentially by going axially upstream.
  • the inclination of the circumferential abutment surface 52a of the finger 44a is such that the latter narrows circumferentially by going axially downstream.
  • Figure 16 corresponds to that of Figure 9, in which the finger 44a is not yet in correspondence with its associated notch 44b.
  • the finger 44a is partially introduced into the notch 44b, as has been schematized in FIG. 17.
  • the axial introduction is stopped by the stop between the splines.
  • the circumferential clearance 48 observed between the inclined circumferential stop surfaces 52a, 52b can then be consumed, partially or completely by rotation of the ring 38, in order to bring these same splines into correspondence (not shown in FIGS. 16 to 19). This step is shown schematically in Figure 18.
  • Figure 20 shows the assembly 30 comprising the coupling system 20 of the two shafts 22, 24, but also a system 120 for locking a plug 60 in the first shaft 22.
  • the plug 60 is mounted at the upstream end of the first shaft 22, at the level of the first rotating coupling device 44a, 44b, or near the latter.
  • This plug 60 serves to close, towards the upstream, the hollow space 66 inside the shaft 22, centered on the axis X.
  • This plug 60 can be made to support significant loads, in particular pressure loads, which the locking system 120 must be able to withstand.
  • the locking system 120 of the cap as well as the coupling system 20 of the two shafts are thus combined within the assembly 30, and they share common parts in order to present a compact overall design, of lower mass, and of reduced cost.
  • the locking system 120 comprises the anti-rotation ring 38, which therefore here fulfills the additional function of locking the plug 60. Consequently, in the remainder of the description, this ring 38 will therefore be called the locking ring.
  • the locking ring 38 is, as mentioned above, equipped with projecting elements formed by the fingers 44a.
  • the fingers 44a are inserted respectively into first recesses of the shaft 22, corresponding to the first notches 44b.
  • Other shapes could nevertheless be adopted for the projecting elements 44a and the first recesses 44b, without departing from the scope of the invention.
  • One of the particularities here lies in the fact that the plug 60 comprises one or more holding fingers 62, their number preferably being identical to that of the first notches 44b, as well as their arrangement. These are thus two holding fingers 62 which are provided on a plug body 64, in a diametrically opposed manner.
  • the body 64 of the plug has an outer diameter substantially equal to an inner diameter of the hollow 66 of the shaft 22, only a small mounting clearance being preferentially retained.
  • the holding fingers 62 project radially outward from this plug body 64.
  • Each of the holding fingers 62 is inserted into a second recess of the shaft 22, this second recess taking the form of a second notch 144b opening circumferentially in one of the first notches 44b.
  • Each second notch 144b may be of a dimension much smaller than that of the first notch 44b into which it opens, for example taking the form of a simple notch in the circumferential direction.
  • each second circumferential notch 144b is formed in one of the two lateral flanks 68 of the first notch 44b into which it opens.
  • each second circumferential notch 144b (only one of the two notches 144b being visible in FIG. 20) is formed at the axial bottom of its associated first notch 44b.
  • each finger 44a circumferentially covers, at least in part, one of the second notches 144b housing a finger 62 for holding the cap. More precisely, each finger 44a covers, in the circumferential direction, the bottom of one of the second notches 144b housing a holding finger 62.
  • each finger 44a therefore follows one another with a second notch 144b in the circumferential direction, without these two elements necessarily being in contact with each other.
  • the latter preferably remains sufficiently small to prevent the total extraction of the holding finger 62 from the second notch 144b.
  • FIG 21 shows an axial view of the plug 60, the mounting method of which will now be described with reference to Figures 22 to 27.
  • a step of axially introducing the plug 60 into the hollow 66 of the first shaft 22 is carried out, such that each retaining finger 62 of the plug is inserted axially downstream into its first associated notch 44b of the shaft 22, until reaching the axial bottom of this notch 44b.
  • the plug 60 is rotated along the axis X on which it is centered, so as to cause each retaining finger 62 to penetrate into its second associated notch 144b.
  • the extent of the rotation can remain measured, in correlation with the shallow depth of the second notch 144b.
  • FIGS. 24 and 26 show the system 120 after this step has been carried out.
  • Figure T1 illustrates the last step, corresponding to the axial movement of the locking ring 38 into its locking position. This leads to introducing each finger 44a into its first associated notch 44b of the shaft 22, until the finger 44a circumferentially covers, at least in part, the second notch 144b housing the holding finger 62.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)

Abstract

L'invention se rapporte à un système (20) d'accouplement de deux pièces (22, 24) de turbomachine d'aéronef, comprenant un écrou (32) de serrage des deux pièces, ainsi qu'une bague anti-rotation (38) comportant : - un premier organe d'accouplement en rotation (44a) destiné à coopérer avec un premier organe complémentaire d'accouplement en rotation (44b) prévu sur la première pièce (22), de manière à former un premier dispositif d'accouplement en rotation; - un second organe d'accouplement en rotation (46a) destiné à coopérer avec un second organe complémentaire d'accouplement en rotation (46b) prévu sur l'écrou (32), de manière à former un second dispositif d'accouplement en rotation. Le système d'accouplement est configuré de sorte que la bague (38) puisse être placée dans une position axiale provisoire relativement à l'écrou, puis être déplacée dans une position axiale finale d'accouplement.

Description

DESCRIPTION
TITRE : SYSTEME D'ACCOUPLEMENT DE DEUX PIECES DE TURBOMACHINE D'AERONEF, DE PREFERENCE DEUX ARBRES DE TURBOMACHINE
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne le domaine des systèmes d'accouplement de deux pièces de turbomachine d'aéronef, tel que par exemple un turboréacteur ou un turbopropulseur.
Préférentiellement, l'invention se rapporte à un système d'accouplement de deux arbres de la turbomachine d'aéronef, par exemple un arbre de compresseur et un arbre de turbine, mais elle n'est pas limitée à cette application préférée.
Une autre application de l'invention réside par exemple dans l'accouplement d'un roulement sur un arbre de turbomachine.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les systèmes d'accouplement de pièces de turbomachine d'aéronef ont largement été développés dans l'art antérieur. Un exemple de système d'accouplement est divulgué dans le document FR 2 858 249 Al.
Dans certaines architectures de turbomachine, un tel système d'accouplement peut comprendre un écrou de serrage des deux pièces, l'écrou étant alors pourvu d'un filetage coopérant avec un autre filetage pratiqué sur l'une des deux pièces à accoupler. Le système d'accouplement comporte en outre une bague anti-rotation coopérant avec l'écrou, cette bague étant destinée à limiter/empêcher la rotation de cet écrou relativement à la pièce précitée.
Le procédé de montage d'un tel système nécessite généralement de serrer l'écrou jusqu'à l'obtention d'un serrage minimal, pour la réalisation de l'accouplement entre les deux pièces. Ensuite, il est procédé à un serrage supplémentaire de l'écrou, dénommé sur- couple, uniquement à des fins de mise en correspondance des différents moyens permettant la fonction d'anti-rotation de l'écrou.
Habituellement, les moyens permettant la fonction d'anti-rotation comprennent sur l'arbre soit des encoches impliquant d'importants sur-couples à appliquer lors du montage, soit des cannelures particulièrement coûteuses.
Les réalisations antérieures de ce type peuvent s'avérer problématiques, tout d'abord parce que le sur-couple appliqué sur l'écrou introduit des contraintes mécaniques non- désirables au sein de l'ensemble. Pour limiter ces contraintes, il est possible d'augmenter le pas / la finesse des moyens d'anti-rotation, comme les cannelures précitées, mais cette stratégie conduit inévitablement à des surcoûts de fabrication.
En outre, les réalisations antérieures peuvent présenter des conceptions qui nécessitent un accès visuel pour le montage du système d'accouplement. Or cet accès visuel n'est pas toujours possible au sein de l'environnement dense d'une turbomachine.
Il subsiste par conséquent un besoin d'améliorer la conception des systèmes d'accouplement de l'art antérieur.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Pour répondre au besoin mentionné précédemment, l'invention a tout d'abord pour objet un système d'accouplement de deux pièces de turbomachine d'aéronef, selon les caractéristiques de la revendication 1.
Grâce à cette conception, l'éventuel sur-couple à appliquer à l'écrou lors du montage reste avantageusement modéré, de sorte que l'ensemble s'avère moins contraint mécaniquement, sans pour autant nécessiter d'augmenter le pas / la finesse des moyens d'anti-rotation, comme des cannelures et/ou des assemblages doigt-encoche.
Par ailleurs, la conception de l'invention est aussi avantageuse en ce qu'elle permet un montage du système d'accouplement à l'aveugle, c'est-à-dire sans accès visuel à la zone de la turbomachine dans laquelle s'effectue le montage. Cette situation se produit notamment lors de l'accouplement de pièces de grands diamètres, comme des arbres de turbomachine, et l'invention se révèle ainsi particulièrement adaptée à cette application.
L'invention comporte de préférence au moins l'une quelconque des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison.
De préférence, le premier dispositif d'accouplement en rotation comprend, et est préférentiellement constitué d'un ou plusieurs assemblages doigt-encoche, le nombre de ces assemblages étant préférentiellement inférieur à six, et encore plus préférentiellement inférieur à quatre. Le nombre réduit de ces assemblages doigt-encoche, pour arrêter en rotation la première pièce de turbomachine via la bague, réduit fortement les coûts de fabrication, notamment par rapport à une solution à cannelures, qui peut néanmoins être envisagée.
De préférence, le second dispositif d'accouplement en rotation est formé par des cannelures, pour arrêter en rotation l'écrou, via la bague. De telles cannelures restent moins coûteuses à réaliser sur ces éléments que sur les pièces à accoupler, comme des arbres de turbomachine.
Dans ce mode de réalisation, ce sont donc les assemblages doigt-encoche formant le premier dispositif d'accouplement qui sont d'abord engagés, puis ce sont ensuite les cannelures formant le second dispositif d'accouplement qui sont engagées après avoir été mises en correspondance. Le pas des cannelures étant plus faible que celui des encoches, la rotation de l'écrou à appliquer pour permettre la correspondance recherchée, et l'éventuel sur-couple qui en résulte, restent avantageusement faibles.
De préférence, dans la position axiale provisoire de la bague, ledit premier organe d'accouplement et ledit premier organe complémentaire d'accouplement sont destinés à ménager entre eux un jeu circonférentiel autorisant, par consommation de ce jeu, un débattement angulaire suffisant de la bague pour permettre de placer en correspondance, selon la direction circonférentielle, ledit second organe d'accouplement avec ledit second organe complémentaire d'accouplement, cette correspondance autorisant le déplacement axial de la bague anti-rotation de sa position axiale provisoire à sa position axiale finale d'accouplement. Dans cette solution, c'est effectivement la consommation du jeu précité qui permet, le cas échéant, de mettre en correspondance le/les seconds organes d'accouplement avec le/les seconds organes complémentaires d'accouplement. Par conséquent, il n'est avantageusement pas requis de sur-couple sur l'écrou pour la finalisation du montage du système d'accouplement.
Il est noté qu'une autre solution sans jeu pourrait consister à appliquer un sur-couple modéré sur l'écrou, pour finaliser le montage. Une solution hybride est également envisageable, dans laquelle la finalisation du montage du système d'accouplement peut nécessiter la consommation du jeu, et l'application d'un sur-couple sur l'écrou, d'intensité encore davantage modérée.
De préférence, le système d'accouplement comprend des moyens élastiques de rappel agencés entre l'écrou et la bague anti-rotation, de manière à forcer celle-ci axialement vers sa position axiale finale d'accouplement. Cette conception s'avère particulièrement indiquée en cas d'absence d'accès visuel à la zone de montage. Elle engendre de manière automatique les déplacements axiaux requis pour la bague anti-rotation. Ces moyens élastiques de rappel permettent également, de préférence, de maintenir la bague antirotation en position finale de montage, même si d'autres moyens peuvent être adoptés pour remplir cette dernière fonction, sans sortir du cadre de l'invention.
De préférence, ledit premier organe d'accouplement et ledit premier organe complémentaire d'accouplement présentent des surfaces inclinées de butée circonférentielle, formant un angle par rapport à la direction axiale. Avec cette conception, il est possible de disposer d'un jeu circonférentiel entre le premier organe d'accouplement et le premier organe complémentaire d'accouplement, en position axiale intermédiaire de la bague. Ensuite, une fois la mise en correspondance opérée pour le second organe d'accouplement et le second organe complémentaire d'accouplement, par exemple par consommation partiel de ce jeu circonférentiel, la bague peut être déplacée axialement par les moyens élastiques de rappel, jusqu'à sa position finale d'accouplement dans laquelle les surfaces inclinées de butée circonférentielle sont en contact deux à deux.
De préférence, l'écrou et la bague anti-rotation sont concentriques, la bague anti-rotation étant insérée à l'intérieur de l'écrou. L'invention a également pour objet un ensemble pour turbomachine d'aéronef comprenant deux pièces, ainsi qu'un système tel que décrit ci-dessus, accouplant les deux pièces qui sont préférentiellement deux arbres de turbomachine. D'autres applications peuvent néanmoins être envisagées, sans sortir du cadre de l'invention.
L'invention a également pour objet une turbomachine d'aéronef comprenant au moins un tel ensemble. Il peut par exemple s'agir d'un turboréacteur ou d'un turbopropulseur.
Enfin, l'invention a également pour objet un procédé de montage d'un système d'accouplement tel que décrit précédemment, sur deux pièces de turbomachine d'aéronef à accoupler, comprenant les étapes suivantes :
- la réalisation d'un serrage de l'écrou sur la première pièce, via les filetages d'écrou et de première pièce, de manière à plaquer axialement la première pièce contre la seconde pièce ;
- l'amenée de la bague anti-rotation dans sa position axiale provisoire relativement à l'écrou, de manière à placer le premier dispositif d'accouplement en rotation dans sa configuration d'accouplement, tout en conservant le second dispositif d'accouplement en rotation dans sa configuration de non accouplement ;
- le déplacement de la bague anti-rotation relativement à l'écrou, de sa position axiale provisoire à sa position axiale finale d'accouplement après mise en rotation de la bague par rapport à l'écrou, de manière à amener le second dispositif d'accouplement en rotation dans sa configuration d'accouplement, tout en conservant le premier système d'accouplement en rotation dans sa configuration d'accouplement.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
[Fig. 1] est une vue en coupe longitudinale d'un turboréacteur ;
[Fig. 2] est une vue en demi-coupe longitudinale d'un système d'accouplement de deux pièces du turboréacteur montré sur la figure précédente ;
[Fig. 3] est une vue en coupe transversale du système d'accouplement montré sur la figure 2, et correspondant à la coupe prise le long de la ligne lll-lll de la figure 2 ; [Fig. 4] est une vue partielle en perspective d'un écrou de serrage du système d'accouplement montré sur les figures 2 et 3 ;
[Fig. 5] est une vue partielle en perspective d'une bague anti-rotation du système d'accouplement montré sur les figures 2 et 3 ;
[Fig. 6] est une vue partielle en perspective d'une bague anti-rotation, selon une alternative ;
[Fig. 7] est une vue partielle en perspective d'une extrémité d'un arbre de la turbomachine, destiné à être accouplé par le système d'accouplement montré sur les figures 2 et 3 ;
[Fig. 8] est une vue partielle en perspective du système d'accouplement montré sur les figures 2 et 3 ;
[Fig. 9]
[Fig. 10]
[Fig. 12] sont des vues en demi-coupe longitudinale du système d'accouplement montré sur la figure 2, dans différents états successifs au cours d'un procédé de montage de ce système d'accouplement ;
[Fig. 11] est une vue en coupe transversale du système d'accouplement montré sur la figure 10, et correspondant à la coupe prise le long de la ligne XI-XI de la figure 10 ;
[Fig. 13]
[Fig. 14] sont des vues en coupe transversale du système d'accouplement montré sur les figures précédentes, selon une alternative, et dans différents états successifs au cours du procédé de montage de ce système d'accouplement ;
[Fig. 15] est une vue en demi-coupe longitudinale du système d'accouplement analogue à celui montré sur les figures précédentes, et se présentant sous la forme d'une alternative ;
[Fig. 16]
[Fig. 17]
[Fig. 18]
[Fig. 19] sont des vues partielles en coupe du système d'accouplement selon encore une autre alternative, dans différents états successifs au cours du procédé de montage de ce système d'accouplement ; [Fig. 20] est une vue partielle en perspective d'un système de blocage d'un bouchon dans une pièce du turboréacteur, ce système de blocage étant intégré dans le système d'accouplement montré sur les figures précédentes ;
[Fig. 21] est une vue axiale du bouchon montré sur la figure précédente ;
[Fig. 22]
[Fig. 23]
[Fig. 24] sont des vues partielles en perspective du système de blocage montré sur la figure 20, dans différents états successifs au cours d'un procédé de montage de ce système de blocage ;
[Fig. 25] est une vue partielle en coupe du système de blocage, dans son état tel que montré sur la figure 23 ;
[Fig. 26] est une vue partielle en coupe du système de blocage, dans son état tel que montré sur la figure 24 ;
[Fig. 27] est une vue partielle en coupe du système de blocage, dans son état à la fin du procédé de montage de ce système.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
En référence tout d'abord à la figure 1, il est représenté une turbomachine 1 d'aéronef, selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Il s'agit ici d'un turboréacteur à double flux et à double corps. Néanmoins, il pourrait s'agir d'une turbomachine d'un autre type, par exemple un turbopropulseur, sans sortir du cadre de l'invention.
La turbomachine 1 présente un axe X autour duquel s'étendent ses différents composants, cet axe étant dit axe longitudinal de la turbomachine. Elle comprend, d'amont en aval selon une direction principale 5 d'écoulement des gaz à travers cette turbomachine, une soufflante 3, un compresseur basse pression 4, un compresseur haute pression 6, une chambre de combustion 11, une turbine haute pression 7 et une turbine basse pression 8. De manière conventionnelle, après avoir traversé la soufflante, l'air se divise en un flux primaire central 12a et un flux secondaire 12b qui entoure le flux primaire. Le flux primaire 12a s'écoule dans une veine principale 14a de circulation des gaz traversant les compresseurs 4, 6, la chambre de combustion 11 et les turbines 7, 8. Le flux secondaire 12b s'écoule quant à lui dans une veine secondaire 14b délimitée radialement vers l'extérieur par un carter moteur, entouré d'une nacelle 9.
Les figures 2 à 8 représentent un système 20 d'accouplement de deux pièces rotatives du turboréacteur 1, présentant le même axe de rotation X. Il s'agit ici d'un premier arbre 22 correspondant à un arbre de la turbine basse pression, et d'un second arbre 24 correspondant à un arbre du compresseur basse pression. Ces deux arbres 22, 24 sont creux, et l'extrémité amont du premier arbre 22 s'insère dans l'extrémité aval du second arbre 24, de manière à être accouplés en translation et en rotation selon la direction axiale, via le système 20. Les deux arbres 22, 24, concentriques et centrés sur l'axe X, forment avec leur système d'accouplement 20 un ensemble 30. Plusieurs ensembles de ce type peuvent être prévus au sein du turboréacteur, avec des pièces accouplées pouvant indifféremment appartenir à divers modules du turboréacteur, parmi lesquels la soufflante, les compresseurs, la chambre de combustion, ou encore les turbines.
Il est ici privilégié l'accouplement de pièces présentant de grands diamètres, et dont l'accès visuel à la zone d'accouplement s'avère limitée, voire nulle. C'est le cas notamment de l'architecture montrée partiellement sur la figure 2, montrant le système 20 dans un état monté, dans lequel les deux arbres 22, 24 sont accouplés.
Le système d'accouplement 20 comporte tout d'abord un écrou de serrage 32 des deux arbres, cet écrou étant centré sur l'axe X et pourvu d'un premier filetage 34a, ou filetage d'écrou, coopérant avec un second filetage 34b, ou filetage de première pièce, pratiqué sur une surface externe du premier arbre 22. Comme cela est visible sur les figures 2 et 8, dans l'état monté du système d'accouplement 20, l'extrémité aval de l'écrou 32 exerce un effort axial sur le second arbre 24, et plus précisément sur un épaulement interne de ce dernier. Cet effort axial pousse le second arbre 34 vers l'aval contre un épaulement externe du premier arbre 22, avec une cale axiale 36 éventuellement interposée entre les deux épaulements, comme cela a été représenté à titre d'exemple sur la figure 2. L'intensité de serrage axial de l'écrou est suffisante pour générer l'accouplement désiré entre les deux arbres 22, 24. Le système 20 comporte également une bague anti-rotation 38 destinée à limiter/empêcher la rotation de l'écrou 32, relativement au premier arbre 22, dans l'état monté du système 20.
La bague anti-rotation 38 est centrée sur l'axe X, en étant agencée au moins en partie intérieurement dans l'écrou 32, et en étant capable d'être déplacée axialement relativement à ce dernier, dans différentes positions axiales. Sur les figures 2 et 8, la bague anti-rotation 38 adopte sa position la plus en aval relativement à l'écrou 32, correspondant à une position finale d'accouplement des arbres. Elle y est maintenue par un jonc 40 ou un élément de retenue analogue, porté par la bague 38 et coopérant avec une gorge 42a en regard, pratiquée sur la surface interne de l'écrou 32 en amont du premier filetage 34a.
Dans la position finale d'accouplement de la bague 38, celle-ci est ainsi retenue axialement par rapport à l'écrou 32, grâce au jonc 40, ou tout autre système d'arrêt en translation associé à la bague. Dans cette position, il est prévu un premier dispositif d'accouplement en rotation, ainsi qu'un second dispositif d'accouplement en rotation, tous deux en configuration active d'accouplement.
Le premier dispositif d'accouplement en rotation est constitué par des premiers organes d'accouplement en rotation 44a réalisés sur l'extrémité aval de la bague 38, et par des premiers organes complémentaires d'accouplement en rotation 44b, prévus sur l'extrémité amont du premierarbre 22. Ici, il s'agit préférentiellement d'assemblages doigt- encoche, les doigts 44a étant de préférence prévus sur la bague 38, et les encoches 44b sur le premier arbre 22, même si une solution inverse peut être envisagée. Les encoches 44b sont également dénommées premières encoches 44b.
Le nombre de ces assemblages doigt-encoche est préférentiellement inférieur à quatre, par exemple trois, ou deux comme sur les figures. Dans ce cas, les deux doigts 44a sont de préférence diamétralement opposés, tout comme leurs encoches correspondantes 44b sur l'extrémité amont du premier arbre 22, ces encoches s'ouvrant axialement vers l'amont.
Les doigts 44a, prévus à l'extrémité aval de la bague 38, font saillie axialement vers l'aval et radialement vers l'intérieur comme montré sur les figures 2, 5 et 8, ou bien ils font saillie uniquement axialement vers l'aval, comme cela a été représenté sur l'alternative de la figure 6. Le second dispositif d'accouplement en rotation est constitué par des seconds organes d'accouplement en rotation 46a réalisés sur la surface externe de la bague 38, et par des seconds organes complémentaires d'accouplement en rotation 46b, prévus sur la surface interne de l'écrou 32. Ici, il s'agit préférentiellement de cannelures 46a, 46b coopérant entre elles, sous la forme de deux rangées annulaires concentriques de cannelures. Chaque rangée annulaire de cannelures 46a, 46b peut être ininterrompue sur 360°, ou ne s'étendre que sur un secteur angulaire inférieur à 360°, ou encore s'étendre sur plusieurs secteurs angulaires espacés circonférentiellement les uns des autres. Le nombre de cannelures par rangée annulaire est élevé, par exemple supérieur à vingt, trente ou quarante. Le nombre de cannelures est préférentiellement le même pour chacune des deux rangées annulaires de cannelures, et ce nombre est strictement supérieur à celui du nombre d'encoches et du nombre de doigts.
Chaque cannelure s'étend radialement, sous la forme conventionnelle d'une dent, et plus précisément radialement vers l'extérieur pour les cannelures 46a, et radialement vers l'intérieur pour les cannelures 46b.
L'une des particularités réside dans le fait que les premières cannelures 46a sont espacées axialement des doigts 44a, vers l'amont. En effet, il n'existe de préférence aucune zone de recouvrement axial entre ces éléments 46a, 44a.
Les figures 9 à 12 illustrent le procédé de montage du système d'accouplement 20, sur les deux arbres 22, 24.
Tout d'abord, le système 20 est mis en place sur le premier arbre 22, de sorte que l'écrou 32 entoure l'extrémité amont de cet arbre, puis il est réalisé un serrage de cet écrou 32 via les premier et second filetages 34a, 34b. L'objectif de ce serrage est de plaquer axialement le premier arbre 22 contre la second arbre 24, en appuyant l'extrémité aval de l'écrou contre le second arbre 24. Le couple de serrage appliqué à l'écrou 32 correspond à un couple minimum pour assurer l'accouplement désiré des deux arbres. Cette étape est schématisée sur la figure 9. Durant cette étape, la bague 38 est maintenue dans une position amont inactive, dite position de non accouplement, où elle est retenue axialement relativement à l'écrou 32 via le jonc 40 qui coopère avec une autre gorge 42b sur la surface interne de l'écrou, agencée en amont de la gorge 42a. L'étape suivante est illustrée sur les figures 10 et 11. Elle consiste à procéder à la rotation selon l'axe X de la bague 38 relativement à l'écrou 32 fixe, ainsi qu'à sa translation vers l'aval. La rotation de la bague sert à mettre en correspondance les doigts 44a avec les encoches 44b, suite à quoi une introduction axiale des doigts peut être réalisée dans ces mêmes encoches. Ce déplacement axial de la bague conduit en effet à amener la bague anti-rotation 38 dans une position axiale provisoire relativement à l'écrou, plaçant ainsi le premier dispositif d'accouplement en rotation 44a, 44b dans sa configuration d'accouplement. Cependant, le déplacement axial de la bague 38 est normalement stoppé par l'absence de correspondance entre les cannelures 46a, 46b, comme le montre la figure 11 sur laquelle il est montré que les premières cannelures 46a ne sont pas alignées avec des espaces inter-cannelures sur l'autre rangée de secondes cannelures 46b, et réciproquement. De ce fait, dans la position axiale provisoire de la bague 38, le second dispositif d'accouplement en rotation 46a, 46b reste dans une configuration de non accouplement.
Durant cette étape, la rotation et l'effort de translation sur la bague 38 peuvent être exercés simultanément, en particulier lorsque ces actions s'opèrent à l'aveugle dans la zone de montage du turboréacteur.
Pour atteindre la correspondance souhaitée entre les cannelures 46a, 46b, montrée notamment sur la figure 3, il est procédé à un nouveau serrage de l'écrou 32 sur le second arbre 22. Un sur-couple est ainsi appliqué à l'écrou, d'intensité restant mesurée, jusqu'à l'obtention de la correspondance désirée entre les cannelures 46a, 46b. Cette étape visant à appliquer un sur-couple sur l'écrou 32 est schématisée sur la figure 12.
Le pas des cannelures étant plus faible que celui des encoches, la rotation de l'écrou à appliquer pour permettre la correspondance recherchée entre ces cannelures, et le surcouple qui en résulte, restent avantageusement faibles.
Ensuite, il est procédé à un nouveau déplacement axial de la bague 38 relativement à l'écrou 32, de sa position axiale provisoire à sa position axiale finale d'accouplement, de manière à faire coopérer ensemble les cannelures 46a, 46b comme montré sur la figure 2. Ici également, il est noté que la rotation de l'écrou 32 et l'application de l'effort de translation sur la bague 38 peuvent être exercés simultanément, en particulier lorsque ces actions s'opèrent à l'aveugle dans la zone de montage du turboréacteur.
A la fin de cette étape, le second dispositif d'accouplement en rotation 46a, 46b se trouve dans sa configuration d'accouplement, du fait de la coopération entre les cannelures. De même, le premier système d'accouplement en rotation 44a, 44b reste dans sa configuration d'accouplement, après que ses doigts 44a aient été davantage insérés dans leurs encoches respectives 44b, suite au déplacement axial additionnel de la bague 38 relativement à l'écrou 32.
Lors de ce déplacement additionnel de la bague 38, le jonc 40 s'insère dans la gorge 42a de la bague, assurant ainsi son blocage en translation. Cela permet de maintenir l'ensemble du système 20 dans un état monté, assurant l'accouplement en translation et en rotation des deux arbres 22, 24, sans risque de desserrage de l'écrou 32.
Les figures 13 et 14 représentent une alternative, dont la conception ne requiert avantageusement pas l'application d'un sur-couple sur l'écrou, pour la finalisation du montage du système d'accouplement 20.
Cette alternative présente de nombreuses caractéristiques techniques en commun avec la réalisation montrée sur les figures 2 à 12, et d'ailleurs, sur les figures, les éléments qui portent les mêmes références numériques correspondent à des éléments identiques ou similaires.
Sur l'alternative des figures 13 et 14, il est montré l'existence, dans la position axiale provisoire de la bague 38, d'un jeu circonférentiel 48 entre chaque doigt 44a et son encoche 44b correspondante. Cet agencement autorise, par consommation partielle ou totale du jeu 48, un débattement angulaire suffisant de la bague 38 relativement à l'écrou 32 restant fixe, pour permettre de placer en correspondance, toujours selon la direction circonférentielle, les cannelures 46a, 46b. Après une telle opération, le système d'accouplement 20 adopte un état tel que représenté sur la figure 14. A cet égard, il est noté que la direction circonférentielle, qui s'étend autour de l'axe X, correspond également à la direction tangentielle. Comme indiqué précédemment, la correspondance recherchée entre les cannelures 46a, 46b autorise le déplacement axial de la bague anti-rotation 38, de sa position axiale provisoire à sa position axiale finale d'accouplement.
Il est noté qu'une solution hybride est également possible, dans laquelle la mise en correspondance des cannelures 46a, 46b est obtenue d'une part grâce à la rotation de la bague 38 en consommant le jeu 48 précité, et d'autre part grâce à l'application d'un léger sur-couple sur l'écrou 32.
Une autre alternative est montrée sur la figure 15, qui prévoit des moyens élastiques de rappel, comme un ou plusieurs ressorts 50 agencés axialement entre l'écrou 32 et la bague anti-rotation 38. Le ressort 50 permet de forcer la bague 38 axialement vers l'aval relativement à l'écrou 32, et il est donc capable de générer les efforts axiaux requis pour le passage de la bague 38 de sa position la plus amont à sa position axiale provisoire, puis de cette position axiale provisoire à sa position axiale finale d'accouplement.
Ce principe permet également de maintenir la bague 38 dans sa position axiale finale d'accouplement, de sorte que les moyens de butée par jonc ne sont plus nécessairement requis.
Les figures 16 à 19 représentent différents états du système d'accouplement 20 selon encore une autre alternative, dans laquelle chaque doigt 44a et son encoche correspondante 44b présentent des surfaces inclinées de butée circonférentielle, formant un angle par rapport à la direction axiale. En d'autres termes, chacune de ces deux surfaces 52a, 52b forme un angle de valeur non nulle avec la direction axiale, parallèle à l'axe X.
Les surfaces inclinées de butée circonférentielle 52a, 52b sont représentées sur la figure 16. Elles sont parallèles ou sensiblement parallèles, et respectivement constituées par un flanc latéral du doigt 44a, et par un flanc latéral 68 de l'encoche 44b. L'inclinaison de la surface de butée circonférentielle 52b de l'encoche 44b est telle que celle-ci s'évase circonférentiellement en allant axialement vers l'amont. A l'inverse, l'inclinaison de la surface de butée circonférentielle 52a du doigt 44a est telle que celui-ci se rétrécit circonférentiellement en allant axialement vers l'aval.
La position de la figure 16 correspond à celle de la figure 9, dans laquelle le doigt 44a n'est pas encore en correspondance avec son encoche associée 44b. Lorsqu'une telle correspondance est atteinte suite à la rotation de la bague 38, sous l'effet de l'opérateur ou du ressort 50, le doigt 44a s'introduit partiellement dans l'encoche 44b, comme cela a été schématisé sur la figure 17. L'introduction axiale est stoppée par la butée entre les cannelures. Le jeu circonférentiel 48 observé entre les surfaces inclinées de butée circonférentielle 52a, 52b peut alors être consommé, partiellement ou en totalité par rotation de la bague 38, afin de mettre en correspondance ces mêmes cannelures (non représentées sur les figures 16 à 19). Cette étape est schématisée sur la figure 18. Ensuite, lorsque la correspondance entre les cannelures est obtenue, la bague 38 est déplacée axialement jusqu'à sa position axiale finale d'accouplement, sous l'effet du ressort 50. Cette position est atteinte lorsque les surfaces de butée circonférentielle 52a, 52b arrivent au contact l'une de l'autre comme montré sur la figure 19, ce contact étant préférentiellement surfacique.
De par l'inclinaison des surfaces en contact 52a, 52b, le doigt 44a en butée, sur le flanc latéral de l'encoche 44b, exerce sur l'arbre 22 un effort incliné avec une composante circonférentielle. Cette composante présente un sens tel que le doigt 44a force le second arbre 22 dans un sens de rotation conduisant l'écrou 38 à se serrer davantage sur cet arbre 22.
La figure 20 montre l'ensemble 30 comprenant le système d'accouplement 20 des deux arbres 22, 24, mais également un système 120 de blocage d'un bouchon 60 dans le premier arbre 22. En effet, le bouchon 60 est monté à l'extrémité amont du premier arbre 22, au niveau du premier dispositif d'accouplement en rotation 44a, 44b, ou à proximité de ce dernier. Ce bouchon 60 sert à obturer, vers l'amont, l'espace creux 66 à l'intérieur de l'arbre 22, centré sur l'axe X. Ce bouchon 60 peut être amené à supporter des charges importantes, en particulier des charges de pression, auxquelles le système de blocage 120 doit pouvoir résister.
Dans la réalisation de la figure 20, le système de blocage 120 du bouchon ainsi que le système d'accouplement 20 des deux arbres sont ainsi combinés au sein de l'ensemble 30, et ils partagent des pièces en commun afin de présenter une conception globale compacte, de plus faible masse, et de coût réduit. Toujours en référence à la figure 20, le système de blocage 120 comprend la bague antirotation 38, qui remplit donc ici la fonction additionnelle de blocage du bouchon 60. Par conséquent, dans la suite de la description, cette bague 38 sera donc dénommée bague de blocage.
La bague de blocage 38 est, comme mentionné précédemment, équipée d'éléments en saillie formés par les doigts 44a. Dans une position de blocage de la bague 38, correspondant à sa position axiale finale d'accouplement décrite précédemment, les doigts 44a s'insèrent respectivement dans des premiers évidements de l'arbre 22, correspondant aux premières encoches 44b. D'autre formes pourraient néanmoins être adoptées pour les éléments en saillie 44a et les premiers évidements 44b, sans sortir du cadre de l'invention. L'une des particularités réside ici dans le fait que le bouchon 60 comporte un ou plusieurs doigts de maintien 62, leur nombre étant préférentiellement identique à celui des premières encoches 44b, de même que leur disposition. Ce sont ainsi deux doigts de maintien 62 qui sont prévus sur un corps de bouchon 64, de manière diamétralement opposée. A cet égard, il est noté que le corps 64 du bouchon présente un diamètre extérieur sensiblement égal à un diamètre intérieur du creux 66 de l'arbre 22, seul un faible jeu de montage étant préférentiellement retenu. De plus, les doigts de maintien 62 font saillie radialement vers l'extérieur à partir de ce corps de bouchon 64.
Chacun des doigts de maintien 62 est inséré dans un second évidement de l'arbre 22, ce second évidement prenant la forme d'une seconde encoche 144b s'ouvrant circonférentiellement dans l'une des premières encoches 44b. Chaque seconde encoche 144b peut être de dimension largement inférieure à celle de la première encoche 44b dans laquelle elle débouche, en prenant par exemple la forme d'une simple entaille dans la direction circonférentielle.
Plus précisément, chaque seconde encoche circonférentielle 144b est pratiquée dans l'un des deux flancs latéraux 68 de la première encoche 44b dans laquelle elle débouche. Dans le mode de réalisation préféré montré sur la figure 20, chaque seconde encoche circonférentielle 144b (une seule des deux encoches 144b étant visible sur la figure 20) est pratiquée au niveau du fond axial de sa première encoche associée 44b. Ainsi, dans la position de blocage de la bague 38 sur l'extrémité amont du premier arbre 22, chaque doigt 44a recouvre circonférentiellement, au moins en partie, l'une des secondes encoches 144b logeant un doigt 62 de maintien du bouchon. Plus précisément, chaque doigt 44a recouvre, dans la direction circonférentielle, le fond de l'une des secondes encoches 144b logeant un doigt de maintien 62.
Grâce à ce recouvrement, chaque doigt 44a se succède donc avec une seconde encoche 144b selon la direction circonférentielle, sans que ces deux éléments ne soient nécessairement au contact l'un de l'autre. En cas de jeu circonférentiel, ce dernier reste préférentiellement suffisamment faible pour interdire la totale extraction du doigt de maintien 62 hors de la seconde encoche 144b.
La figure 21 montre une vue axiale du bouchon 60, dont le procédé de montage va à présent être décrit en référence aux figures 22 à 27.
Tout d'abord, comme visible sur les figures 22, 23 et 25, il est procédé à une étape d'introduction axiale du bouchon 60 dans le creux 66 du premier arbre 22, de sorte que chaque doigt de maintien 62 du bouchon s'insère axialement vers l'aval dans sa première encoche associée 44b de l'arbre 22, jusqu'à atteindre le fond axial de cette encoche 44b. Ensuite, le bouchon 60 est mis en rotation selon l'axe X sur lequel il est centré, de manière à faire pénétrer chaque doigt de maintien 62 dans sa seconde encoche associée 144b. L'étendue de la rotation peut rester mesurée, en corrélation avec la faible profondeur de la seconde encoche 144b. Les figures 24 et 26 montre le système 120 après la réalisation de cette étape.
Enfin, la figure Tl illustre la dernière étape, correspondant au déplacement axial de la bague de blocage 38 dans sa position de blocage. Cela conduit à introduire chaque doigt 44a dans sa première encoche associée 44b de l'arbre 22, jusqu'à ce que le doigt 44a recouvre circonférentiellement, au moins en partie, la seconde encoche 144b logeant le doigt de maintien 62.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs, et dont la portée est définie par les revendications annexées. En particulier, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation et de leurs alternatives sont interchangeables et combinables.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système (20) d'accouplement de deux pièces (22, 24) de turbomachine d'aéronef, comprenant un écrou (32) de serrage des deux pièces (22, 24), l'écrou (32) étant pourvu d'un filetage d'écrou (34a) destiné à coopérer avec un filetage de première pièce (34b) pratiqué sur une première (22) des deux pièces (22, 24), ainsi qu'une bague anti-rotation (38) destinée à limiter/empêcher la rotation de l'écrou (32) relativement à la première pièce (22), caractérisé en ce que la bague anti-rotation (38) comporte :
- un premier organe d'accouplement en rotation (44a) destiné à coopérer avec un premier organe complémentaire d'accouplement en rotation (44b) prévu sur la première pièce (22), de manière à former un premier dispositif d'accouplement en rotation ;
- un second organe d'accouplement en rotation (46a) destiné à coopérer avec un second organe complémentaire d'accouplement en rotation (46b) prévu sur l'écrou (32), de manière à former un second dispositif d'accouplement en rotation ; le système d'accouplement étant configuré de sorte que la bague anti-rotation (38) :
- puisse être placée dans une position axiale provisoire relativement à l'écrou (32), position dans laquelle le premier dispositif d'accouplement en rotation (44a, 44b) se trouve dans une configuration d'accouplement, tout en conservant le second dispositif d'accouplement en rotation (46a, 46b) dans une configuration de non accouplement ;
- puisse être déplacée relativement à l'écrou (32), de sa position axiale provisoire à une position axiale finale d'accouplement après mise en rotation de la bague anti-rotation (38) par rapport à l'écrou (32), position dans laquelle le second dispositif d'accouplement en rotation (46a, 46b) se trouve dans une configuration d'accouplement, tout en conservant le premier dispositif d'accouplement en rotation (44a, 44b) dans sa configuration d'accouplement.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier dispositif d'accouplement en rotation (44a, 44b) comprend un ou plusieurs assemblages doigt- encoche, le nombre de ces assemblages étant préférentiellement inférieur à six, et encore plus préférentiellement inférieur à quatre.
3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second dispositif d'accouplement en rotation (46a, 46b) est formé par des cannelures.
4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la position axiale provisoire de la bague anti-rotation (38), le premier organe d'accouplement (44a) et le premier organe complémentaire d'accouplement (44b) sont destinés à ménager entre eux un jeu circonférentiel (48) autorisant, par consommation de ce jeu, un débattement angulaire suffisant de la bague anti-rotation (38) pour permettre de placer en correspondance, selon la direction circonférentielle, le second organe d'accouplement (46a) avec le second organe complémentaire d'accouplement (46b), cette correspondance autorisant le déplacement axial de la bague anti-rotation (38) de sa position axiale provisoire à sa position axiale finale d'accouplement.
5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiques de rappel (50) agencés entre l'écrou (32) et la bague anti-rotation (38), de manière à forcer celle-ci axialement vers sa position axiale finale d'accouplement.
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier organe d'accouplement (44a) et le premier organe complémentaire d'accouplement (44b) présentent des surfaces inclinées de butée circonférentielle (52a, 52b), formant un angle par rapport à la direction axiale.
7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écrou (32) et la bague anti-rotation (38) sont concentriques, la bague anti-rotation (38) étant insérée à l'intérieur de l'écrou (32).
8. Ensemble (30) pour turbomachine d'aéronef comprenant deux pièces (22, 24), ainsi qu'un système (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, accouplant les deux pièces (22, 24) qui sont deux arbres de turbomachine.
9. Turbomachine (1) d'aéronef comprenant au moins un ensemble (30) selon la revendication 8.
10. Procédé de montage d'un système d'accouplement (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, sur deux pièces (22, 24) de turbomachine d'aéronef à accoupler, comprenant les étapes suivantes :
- la réalisation d'un serrage de l'écrou (32) sur la première pièce (22), via les filetages d'écrou et de première pièce (34a, 34b), de manière à plaquer axialement la première pièce (22) contre la seconde pièce (24) ;
- l'amenée de la bague anti-rotation (38) dans sa position axiale provisoire relativement à l'écrou (32), de manière à placer le premier dispositif d'accouplement en rotation (44a, 44b) dans sa configuration d'accouplement, tout en conservant le second dispositif d'accouplement en rotation (46a, 46b) dans sa configuration de non accouplement ;
- le déplacement de la bague anti-rotation (38) relativement à l'écrou (32), de sa position axiale provisoire à sa position axiale finale d'accouplement après mise en rotation de la bague anti-rotation (38) par rapport à l'écrou (32), de manière à amener le second dispositif d'accouplement en rotation (46a, 46b) dans sa configuration d'accouplement, tout en conservant le premier dispositif d'accouplement en rotation (44a, 44b) dans sa configuration d'accouplement.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2633023A1 (fr) * 1988-06-15 1989-12-22 Snecma Dispositif et procede d'accouplement d'un arbre de turbine sur un tourillon
FR2858249A1 (fr) 2003-08-01 2005-02-04 Armor Inox Sa Cuve munie d'un dispositif deflecteur pour sortie d'aspiration
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