Brevet FR2793521A1 — publié le 20001117

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 des positions angulaires d'aubes directrices d'entrée d'air dans des compresseurs de turbomachines, telles 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 biellette ayant une première extrémité reliée à l'anneau de commande par une articulation et une deuxième extrémité montée sur un pivot d'une aube respective. La modification synchronisée de la position angulaire des aubes est réalisée par rotation de l'anneau autour de l'axe de la turbo- machine. Afin de pouvoir suivre le mouvement de rotation de l'anneau, la liaison entre chaque biellette et l'anneau comprend au moins un degré de liberté en rotation autour d'un axe dirigé sensiblement radialement par rapport à l'anneau. Toutefois, la biellette étant montée rigidement sur le pivot de l'aube correspondante, la rotation de l'anneau induit d'autres mouvements relatifs entre l'anneau et la partie de la biellette montée sur le pivot de l'aube. Afin de s'accommoder de ces mouvements supplémen taires, 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. 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 fonctionne ment. 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 de la biellette. II pourra être fait référence, entre autres aux documents US-A-4 367 264 et US-A-4 979 874. Toutefois, dans ces documents, la capacité de déformation élastique est donnée par un amincissement de la biellette dans sa partie centrale, entre les extrémités reliées à l'anneau de commande et à un pivot d'une aube. Or, d'une part, il est nécessaire de conférer une flexibilité suffisante pour ne pas entraver la transmission de mouvement entre l'anneau de commande et les aubes et, d'autre part, on doit conserver une épaisseur de biellette suffisante pour résister à la fatigue et éviter le risque de flambage. Le meilleur compromis entre ces exigences contradictoires est délicat à trouver. Obiet et résumé de l'invention L'invention a pour but d'éviter les inconvénients des dispositifs de l'art antérieur en proposant un dispositif de commande utilisant une biellette flexible qui présente une très grande résistance à la fatigue mécanique provoquée par des actionnements répétés et une grande résistance au flambage, tout en présentant une flexibilité lui permettant de se déformer aisément en torsion, dans toute la plage de rotation de l'anneau de commande. Ce but est atteint grâce à un dispositif du type comportant une biellette flexible, des moyens de liaison formant articulation entre une première extrémité de la biellette et un anneau de commande, et des moyens de fixation d'une deuxième extrémité de la biellette sur un pivot d'une aube à commander, dispositif dans lequel, conformément à l'invention, la biellette est au moins sur une partie de sa longueur entre la première et la deuxième extrémité, constituée par une structure lamifiée comprenant des couches rigides minces, formées par des feuilles métalliques, alternant avec des couches d'élastomère, les couches adhérant les unes aux autres. Par couches minces constituées par des feuilles métalliques, on entend ici des couches de feuillard ou clinquant ayant une épaisseur de préférence inférieure à 0,5 mm, typiquement comprise entre 0,1 et 0,3 mm. La présence d'une structure lamifiée confère à la biellette un comportement remarquable. Du fait de la minceur des couches métalliques, liées entre elles par des couches d'élastomère, la biellette est aisément déformable en flexion et torsion. De plus, il n'y a pas de variation importante de résistance à la déformation, dans toute la plage de fonctionnement de l'anneau de commande. La commande du calage des aubes est donc précise et aisée. En outre, en dépit de leur minceur, les couches métalliques forment avec les couches d'élastomère un ensemble présentant une très grande résistance à la fatigue et au flambage. La biellette pourra être constituée par une structure lamifiée sur une partie de sa longueur, notamment dans sa partie centrale entre les extrémités reliées à l'anneau de commande et à une aube, ou sur toute sa longueur. Le profil de la biellette pourra être plan ou coudé, selon les dispositions relatives de l'anneau de commande et du pivot de l'aube à commander. Selon un mode de réalisation de la biellette conforme à l'invention, l'articulation entre la biellette et l'anneau de commande peut être formée par un axe monté à la première extrémité de la biellette pour être introduit dans un logement de l'anneau de commande. L'axe peut être monté sur la biellette par rivetage. Selon un autre mode de réalisation de la biellette conforme à l'invention, l'articulation entre la biellette et l'anneau de commande peut être formée par un logement prévu à la première extrémité de la biellette, dans lequel un axe porté par l'anneau de commande peut être introduit. Le logement peut être délimité par une bague sertie dans un trou formé à travers la biellette. Selon une particularité de la biellette conforme à l'invention, celle-ci présente, à sa deuxième extrémité un passage pour un pivot d'aube, passage avantageusement délimité par une bague sertie dans un trou formé à travers la biellette. Au niveau de cette deuxième extrémité, on pourra conférer à la biellette une largeur plus grande que dans la partie centrale. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite, ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 montre des dispositifs de commande d'aubes à calage variable selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe à une échelle agrandie d'un dispositif de commande de la figure 1 ; - la figure 3 indique des étapes successives d'un procédé de fabrication d'un dispositif de commande tel que celui de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe illustrant un autre mode de réalisation d'un dispositif de commande conforme à l'invention ; - les figures 5 et 6 sont des vues en coupe montrant d'autres modes de réalisation d'une biellette de dispositif de commande conforme à l'invention ; et - les figures 7 et 8 sont des vues en perspective montrant encore d'autres formes de réalisation d'une biellette de dispositif de commande conforme à l'invention. Description détaillée de modes de réalisation Les figures 1 et 2 montrent de façon très partielle une partie de turbomachine, par exemple d'un turboréacteur d'avion, munie d'aubes 10 à angle de calage variable. Les aubes 10 sont par exemple des aubes directrices en entrée de compresseur de turbomachine, réparties autour de l'axe de la turbomachine. Seules deux aubes sont montrées sur la figure 1. Chaque aube 10 est munie d'un pivot 12 d'axe A qui peut tourner à l'intérieur d'un palier lisse défini par une bague 16 (montrée seulement sur la figure 2) traversant le carter 18 (montré seulement sur la figure 2) de la turbomachine. Le déplacement angulaire (calage) de chaque aube 10 est provoqué par une biellette 20. A une première extrémité 20a, la biellette 20 est munie d'un axe ou pivot 26 engagé dans un logement radial 32 d'un anneau de commande 30. A une deuxième extrémité 20b opposée à la première, la biellette 20 est solidaire en rotation du pivot 12 en étant engagée sur une partie à section polygonale, par exemple un carré 14 formé sur le pivot 12. L'extrémité 20b de la biellette est immobi lisée sur le pivot 12 au moyen d'un écrou vissé sur l'extrémité de ce dernier. On notera que la largeur de la biellette 20 décroît entre son extrémité 20b montée sur le pivot 12 et son extrémité 20a où l'axe 26 est fixé. De façon bien connue, l'anneau de commande 30, dont l'axe est confondu avec l'axe longitudinal de la turbomachine, est mobile en rotation autour de son axe. L'entraînement en rotation est assuré par un ou plusieurs vérins (non représentés). La rotation de l'anneau de commande permet de faire varier la positon angulaire des aubes 10 via les biellettes 20. La plage de rotation de l'anneau de commande est limitée, ce qui se traduit, pour les biellettes 20 par un pivotement autour de l'axe du pivot 26 dans une plage angulaire [-a, +a] par rapport à une position médiane. Le pivotement des biellettes 20 induit une déformation en torsion de celles-ci. La plage de torsion correspondant à la plage angulaire [-a, +a] s'étend sur un angle total 9 (figure 1). A titre d'exemple pour un angle a égal à 15 , l'angle 0 peut atteindre environ 4 . Conformément à l'invention, la biellette 20 comprend une structure lamifiée constituée de couches métalliques minces alternant avec des couches d'élastomère, les couches adhérant les unes aux autres. Les couches métalliques 22 sont formées par des feuilles de métal d'épaisseur de préférence inférieure à 0,5 mm, typiquement comprise entre 0,1 et 0,3 mm. Les feuilles sont découpées dans des feuillards ou clinquants par exemple en acier, en inox, ou autre métal convenant pour l'application envisagée. De façon bien connue, les couches d'élastomère 24 sont par exemple en caoutchouc naturel, chloroprène, butadiène, nitrile, épichlorhydrine, silicone, ..., le choix étant effectué en fonction des carac téristiques mécaniques souhaitées et des conditions d'environnement. Dans l'exemple des figures 1 et 2, la biellette 20 est entière ment constituée par une structure lamifiée. La fabrication de la structure lamifiée (figure 3) comprend la découpe de feuilles métalliques de relativement grandes dimensions (étape 1) suivie de l'assemblage de feuilles métalliques et d'élastomère en couches minces. La vulcanisation de l'élastomère (étape 2) et l'adhérisation entre les feuilles métalliques et les couches d'élastomère sont réalisées par moulage sous pression à chaud. Ensuite, les biellettes sont découpées dans la structure lamifiée obtenue (étape 3) et des trous 21a, 21b (figure 2) sont formés aux extrémités de chaque biellette (étape 4) pour la liaison ultérieure avec l'axe 26 et le pivot 12. La découpe des contours des biellettes et la forma tion des trous peuvent être réalisées par emporte-pièce , au jet d'eau sous pression, ou tout autre procédé connu. L'axe 26 est fixé à l'extrémité 20a de la biellette par introduction d'une extrémité 26a de diamètre réduit dans le trou 21a et rivetage (étape 5). D'autres techniques pourraient être utilisées pour la fixation de l'axe 26 à la biellette 20, par exemple le frettage, le sertissage, le collage, le soudage ou tout autre procédé connu. Une bague 28 à section carrée est sertie dans le trou 21 b à l'extrémité 20b de la biellette (étape 6) afin de recevoir le carré 14. Le sertissage de la bague 28 permet de maintenir enserrées les couches de la structure lamifiée et d'éviter un décollage (délaminage) intempestif au niveau de la paroi interne du trou 21 b. Le rivetage de l'axe 26 à l'autre extrémité de la biellette produit le même effet au niveau de la paroi interne du trou 21a. On notera que d'autres techniques, telles que le rivetage, le frettage , le collage, ou le soudage, pourront être utilisées pour fixer la bague 28 dans le trou 21 a. Comme déjà indiqué, l'utilisation d'une structure lamifiée est particulièrement avantageuse du fait qu'elle permet d'associer flexibilité et résistance mécanique dans toute la plage de fonctionnement. Une parti cularité intéressante réside dans le fait que la résistance à la déformation en torsion ne varie pas de façon importante dans cette plage, de sorte que la commande du calage des aubes peut être réalisée précisément. Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, l'articulation entre la biellette et l'anneau de commande est formée par un axe monté sur la biellette et pénétrant dans un logement de l'anneau. Selon un autre mode de réalisation, cette articulation peut être formée, à l'inverse, par un axe monté sur l'anneau de commande et pénétrant dans un logement prévu à la première extrémité de la biellette. Ce logement est délimité par exemple par une bague à section cylindrique fixée dans un trou formé à travers la biellette. La fixation de la bague peut être réalisée par sertissage, rivetage, frettage, collage ou soudage, comme indiqué plus haut pour la fixation de la bague 28 dans le trou 21 a. Les figures 4 et 5 illustrent d'autres modes de réalisation de l'invention selon lesquels la biellette présente une structure lamifiée uni quement dans sa partie centrale 20c entre les extrémités 20a et 20b. Le mode de réalisation de la figure 4 se distingue de celui des figures 1 et 2 en ce que l'élastomère 24 est absent dans les parties d'extrémité 20a, 20b, laissant seules les couches métalliques 22 appliquées les unes contre les autres, de sorte que les parties d'extré mité 20a, 20b sont amincies. Le mode de réalisation de la figure 5 se distingue de celui des figures 1 et 2 en ce que l'élastomère 24 est absent dans les parties d'extrémité 20a, 20b où il est remplacé par des couches métalliques supplémentaires 23. De la sorte, contrairement au cas de la figure 4, la biellette 20 conserve une épaisseur sensiblement constante sur toute sa longueur. On notera que les modes de réalisation des figures 4 et 5 pourront être modifiés en omettant les couches lamifiées à l'une seulement des extrémités de la biellette, par exemple à l'extrémité 20b. La figure 6 illustre encore un autre mode de réalisation de l'invention qui se distingue de celui des figures 1 et 2 en ce que le profil de la biellette n'est non pas plan, mais coudé. La biellette 20 de la figure 6 présente deux coudes qui raccordent les parties d'extrémité 20a et 20b à la partie centrale 20ç. Cette disposition permet d'avoir des parties d'extrémités situées dans des plans sensiblement parallèles différents, pour s'adapter à une configura tion particulière respective de l'anneau et de l'aube à commander. Quant aux figures 7 et 8, elles montrent d'autres variantes de réalisation de biellettes conformes à l'invention (à l'état non relié à l'anneau de commande et à une aube). La biellette 20' de la figure 7 se distingue de celle 20 des figures 1 et 2 en ce qu'elle a une largeur réduite dans sa partie centrale 20'ç par rapport aux parties d'extrémité 20'a, 20'b qui présentent les trous 21'a, 21'b pour la liaison à un pivot d'aube et à un axe de pivotement, le trou 21'b étant muni d'une bague sertie 28. Quant à la biellette 20" de la figure 8, elle se distingue de celle 20 des figures 1 et 2 en ce qu'elle a une forme incurvée, son plan longitu dinal médian étant courbe. Cette forme permet de s'adapter à une confi guration particulière de l'anneau de commande par rapport à l'aube à commander. Une telle forme incurvée peut être combinée avec une forme coudée telle que celle de la figure 6. On notera que dans le mode de réalisation de la figure 8, comme dans les autres modes de réalisation décrits, la biellette présente, dans sa partie d'extrémité où se trouve le trou de raccordement avec un pivot d'aube, une largeur supérieure à celle de sa partie centrale à laquelle cette partie d'extrémité se raccorde progressivement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'aube à angle de calage variable dans une turbomachine, comportant une biellette flexible (20 ; 20' ; 20"), des moyens de liaison (26) formant articulation entre une première extrémité de la biellette et un anneau de commande (30), et des moyens de fixation d'une deuxième extrémité de la biellette sur un pivot (12) d'une aube à commander (10), caractérisé en ce que la biellette (20 ; 20' ; 20") est au moins sur une partie de sa longueur entre la première et la deuxième extrémité, constituée par une structure lamifiée comprenant des couches rigides minces (22), formées par des feuilles métalliques, alternant avec des couches d'élastomère (24), les couches adhérant les unes aux autres. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches rigides (22) sont formées par des feuilles métalliques d'épaisseur inférieure à 0,5 mm. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la biellette (20 ; 20' ; 20") est constituée par une structure lamifiée sur toute sa longueur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la biellette (figures 4, 5) est constituée par une structure lamifiée sur une partie seulement de sa longueur à l'exception d'au moins l'une des première et deuxième extrémités. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la biellette (20 ; 20' ; 20") a un profil sensiblement plan. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la biellette (figure 6) a un profil coudé. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de liaison entre la biellette et un anneau de commande comprennent un axe (26) monté à la première extrémité de la biellette pour être introduit dans un logement d'un anneau de commande. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de liaison entre la biellette et un anneau de commande comprennent un logement formé dans la première extrémité de la biellette et dans lequel peut être introduit un axe porté par un anneau de commande. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la biellette (20 ; 20' ; 20") présente à sa deuxième extrémité, un passage pour le pivot d'une aube à commander, caractérisé en ce que le passage est délimité par une bague (28) fixée dans un trou formé à travers la biellette. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la biellette présente, au niveau de sa deuxième extrémité, une partie ayant une largeur plus grande que celle d'une partie centrale située entre la première et la deuxième extrémité et à laquelle elle se raccorde progressivement.