Brevet FR2877059A1 — publié le 20060428

L'invention concerne une biellette de commande. Elle concerne plus précisément une biellette de commande destinée à l'entraînement d'une aube à calage variable qui comporte un pivot monté en rotation dans un carter de turbomachine, l'extrémité du pivot comportant deux méplats diamétralement opposés, la biellette étant réalisé en tôle mince et comprenant: É un perçage destiné au centrage de la biellette par rapport au pivot, É une ouverture comportant deux bords parallèles susceptibles 10 de coopérer avec les deux méplats pour entraîner le pivot en rotation. Dans un compresseur de turbomachine, et notamment de turboréacteur, une ou plusieurs couronnes d'aubes redresseuses peuvent être à calage variable, c'est-à-dire que l'angle d'attaque de ces aubes varie en fonction des conditions de vol, sous le contrôle d'un système d'asservissement qui commande la rotation des pivots des aubes d'une couronne par des biellettes en fonction de paramètres prédéfinis. Afin de réduire la masse du turboréacteur, on cherche sans cesse à réduire la masse et le coût de production de ses éléments constitutifs. Souvent, les biellettes sont taillées dans la masse donc présentent une masse importante et un coût de production élevé. Il a déjà été imaginé de concevoir des biellettes en tôle mince. Par exemple, le document US 4,767,264 décrit une telle biellette dont une extrémité comporte un perçage destiné au centrage du pivot, et deux parties repliées suivant la direction longitudinale de la biellette de manière à former deux bords positionnés au dessus du perçage destinés à coopérer avec les deux méplats du pivot. On comprend que pour fabriquer cette biellette, on part d'une plaque mince en forme de T dont on replie chacune des deux parties latérales pour former deux bords aptes à coopérer avec les deux méplats du pivot d'aube. Il est donc nécessaire de réaliser deux opérations de pliage afin d'obtenir la forme désirée de la biellette. 2877059 2 Un inconvénient supplémentaire est qu'il est nécessaire que, une fois repliées, les deux extrémités des parties latérales soient disposées dans un même plan. On comprend donc que, compte tenu de la petitesse de la biellette, ces opérations de pliage sont particulièrement difficiles à mettre en oeuvre et, a fortiori, ont un coût de production élevé. Le but de l'invention est de proposer une biellette substantiellement exempte des inconvénients cités ci-dessus. Le but est atteint selon l'invention par le fait que la biellette présente la forme d'une languette en tôle mince repliée sur elle-même selon un unique pliage effectué suivant une direction transversale à la biellette, de telle sorte que le perçage et l'ouverture sont positionnés en regard l'un de l'autre. Ainsi, la biellette selon l'invention présente un unique pliage, ce qui est une opération plus simple, plus rapide et a fortiori moins coûteuse à réaliser qu'un double pliage tel que décrit dans l'art antérieur. Par languette, il faut entendre une plaque de faible épaisseur s'étendant de manière prépondérante selon une unique direction, appelée direction longitudinale. Par tôle mince, il faut entendre de manière non limitative tout type de matériau présentant des propriété mécaniques similaires à celles des aciers que l'on rencontre habituellement dans les turboréacteurs. Avantageusement, une partie de la biellette présente la forme d'un U dont les deux branches sont sensiblement parallèles. Autrement dit, comme le pliage est réalisé suivant une direction transversale à la biellette, cela signifie que, une fois repliée, la biellette présente sensiblement la forme d'une épingle à cheveux. Avantageusement, le perçage est ménagé dans une branche et l'ouverture est ménagée dans l'autre branche. De préférence, le perçage est réalisé dans la partie repliée de la languette et l'ouverture est réalisée dans la partie non repliée, qui est située en regard de la partie repliée. Avantageusement, la branche dans laquelle est ménagée l'ouverture est susceptible d'être en appui sur le carter tandis que l'autre branche est verrouillée au pivot. 2877059 3 De manière préférentielle, lorsque la biellette est montée sur le pivot, la partie de la languette qui n'est pas repliée est apte à être verrouillée au pivot sensiblement au dessus du carter. Avantageusement, la partie en U forme un ressort exerçant 5 sont effort de manière à tirer le pivot hors du carter pour reprendre un jeu axial existant entre le pivot et le carter. De manière connue, on cherche généralement à éviter que l'air qui a été amené sous pression par la turbine d'un compresseur d'un turboréacteur ne s'échappe dans l'atmosphère, car, de façon compréhensible, cela diminue le rendement du compresseur. Parmi les diverses causes de fuite, on connaît notamment celles qui ont lieu au niveau des pivots des aubes. Idéalement, un disque de guidage, appelé également platine, situé au dessus du profil mince de l'aube est calé contre le carter, de 15 manière à éviter les fuites d'air comprimé. Toutefois, du fait des vibrations, ce disque de guidage peut bouger selon la direction axiale du pivot et, par suite, l'air comprimé a tendance à s'écouler au travers du carter vers l'extérieur. La biellette selon l'invention permet d'éviter un tel inconvénient. On comprend que la branche du U qui est repliée, forme une lame ressort grâce à la rigidité de la partie de la languette qui tend à reprendre sa forme en U lorsque les deux branches sont resserrées. On comprend également que si l'aube se déplace vers l'intérieur du carter, les deux branches du U sont resserrées et, par suite, provoquent une force élastique de rappel tendant à ramener l'aube vers sa position initiale. De cette manière, la partie en U de la biellette permet avantageusement de reprendre le jeu axial pouvant exister entre l'aube et le carter du turboréacteur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue de dessous de la biellette selon l'invention, montrant la partie repliée; - la figure 2 est une vue de côté en coupe de la biellette selon l'invention; 2877059 4 - la figure 3 est une vue en perspective de la biellette selon l'invention, montrant de façon prépondérante la partie non repliée de la biellette et le perçage; la figure 4 est une vue en perspective de la biellette selon l'invention, montrant de façon prépondérante la partie repliée et l'ouverture; la figure 5 est une vue latérale en coupe de la biellette selon l'invention fixée au pivot de l'aube et à l'anneau de commande; - la figure 6 est une vue latérale en coupe de la biellette selon l'invention fixée au pivot de l'aube et à l'anneau de commande, lorsque l'aube subit une vibration; la figure 7 est une vue de dessous de la biellette selon une variante de l'invention, montrant la partie repliée; la figure 8 est une vue de côté en coupe de la biellette selon une variante de l'invention; la figure 9 est une vue en perspective de la biellette selon une variante de l'invention, montrant de façon prépondérante la partie non repliée de la biellette et le perçage; la figure 10 est une vue en perspective de la biellette selon une variante de l'invention, montrant de façon prépondérante la partie repliée et l'ouverture débouchante; la figure 11 est une vue latérale en coupe de la biellette selon une variante de l'invention, fixée au pivot de l'aube et à l'anneau de commande; et - la figure 12 est une vue latérale en coupe de la biellette selon une variante de l'invention, fixée au pivot de l'aube et à l'anneau de commande, lorsque l'aube subit une vibration. À l'aide des figures 1 à 4, on va maintenant décrire une biellette de commande 10 selon l'invention. La biellette de commande 10 présente la forme générale d'une languette mince comportant une face supérieure 12 et une face inférieure 14 de préférence planes et parallèles entre elles. La biellette présente 35 deux extrémités 16,18 entre lesquelles elle s'étend longitudinalement. 2877059 5 En se référant à la figure 1, on constate que ladite biellette 10 comporte un plan de symétrie qui s'étend selon la direction longitudinale de la biellette tout en étant orthogonal à ses faces supérieure 12 et inférieure 14. En outre, vue de dessus et considérée depuis sa première extrémité 16 et vers sa seconde extrémité 18, la biellette de commande 10 présente une largeur qui va en se rétrécissant. Comme on le voit sur la figure 2, la première extrémité 16 de la biellette de commande 10 selon l'invention est de manière avantageuse, repliée sur elle-même de façon à former un U muni de deux branches 20, 22. Par souci de commodité, on appellera branche repliée la branche 22 du U qui est positionnée sous la face inférieure 14 de la biellette de commande 10. Comme on le constate à l'aide des figures 3 et 4, l'extrémité 16 de la biellette de commande 10 selon l'invention est pliée selon un unique pliage effectué suivant une direction transversale à la biellette de commande, de telle sorte que les deux branches 20,22 du U s'étendent selon la direction longitudinale de ladite biellette de commande 10. De manière préférentielle, la biellette de commande 10 est cintrée en sa partie médiane de telle sorte que la seconde extrémité 18 de la biellette de commande est disposée sensiblement dans le même plan que la branche repliée 22 de la première extrémité 16. En se référant aux figures 1, 2 et 4, on constate que la branche repliée 22 comporte une ouverture de forme sensiblement rectangulaire 24 s'étendant selon la direction longitudinale de la biellette de commande 10. En particulier, l'ouverture 24 présente deux bords parallèles 26,28 qui s'étendent selon la direction longitudinale de la biellette 10. En se référant maintenant aux figures 1, 2 et 3, on constate que la seconde branche 20 du U comporte un perçage orienté selon une direction orthogonale à la face supérieure 12 de la biellette de commande 10 qui est portée par le plan de symétrie de la biellette. Comme cela est représenté sur les figures 1 et 2, l'ouverture 24 est le perçage 30 sont disposés en regard l'un de l'autre. 2877059 6 En particulier, le diamètre du perçage 30 est de préférence sensiblement égal ou légèrement inférieur à la distance séparant les deux bords parallèles 26,28. Toujours de préférence, les deux branches 20,22 du U sont sensiblement parallèles entre elles de telle sorte que l'axe du perçage est orthogonal au plan contenant l'ouverture 24. Pour des raisons expliquées ci-dessous, les branches du U peuvent être légèrement écartées l'une de l'autre lors de leur fabrication par exemple. La seconde extrémité 18 de la biellette de commande 10 comporte un orifice circulaire 32 orienté selon une direction orthogonale à la face supérieure 12 de la biellette 10 qui est portée par le plan de symétrie de la biellette. La fonction de l'orifice circulaire 32 sera explicitée par la suite. La biellette de commande 10 selon l'invention peut être réalisée par exemple en acier, ou en tout autre matériau équivalent utilisé habituellement dans le domaine de l'aéronautique. De manière préférentielle, les branches du U sont dimensionnées de telle façon que la branche repliée présente une certaine élasticité selon une direction orthogonale aux faces de la biellette de commande 10. L'intérêt de cette élasticité est expliqué ci-après. La figure 5 est une vue en coupe d'un stator de compresseur d'une turbomachine qui présente un carter extérieur 34 supportant une pluralité de couronnes d'aubes fixes 36 à calage variable. Les aubes 36 s'étendent radialement à l'intérieur du carter 34 dans la veine du flux gazeux. Elles présentent dans leur région radialement extérieure, une platine 38 à pourtour circulaire logeant dans une cavité aménagée sur la face interne 40 du carter 34, et surmontée d'un pivot 42 coaxial à l'axe de la platine 38 logeant dans un orifice cylindrique 44 traversant le carter 34. La tête 46 du pivot 42 comporte une partie filetée 48 se terminant par deux méplats 50 diamétralement opposés. Comme on le constate sur la figure 5, les extrémités inférieures des deux méplats 50 sont disposées de manière préférentielle à l'intérieur de l'orifice cylindrique 44, de telle sorte que le col 45 de l'orifice 44 est disposé au-dessus des deux extrémités inférieures des deux méplats. 2877059 7 Chaque couronne d'aube est généralement associée à un anneau de commande 52. L'actionnement d'un anneau de commande entraîne le pivotement de toutes les aubes 36 d'une même couronne. L'anneau de commande 52 est fixé au pivot 42 de l'aube 36 par l'intermédiaire d'une biellette de commande 10 conforme à l'invention. La biellette de commande 10 selon l'invention est fixée à l'anneau de commande 52 via un pion 54 monté dans l'orifice circulaire 32 et s'élevant depuis la face intérieure de la biellette de commande 10. La première extrémité 16 de la biellette de commande est fixée solidairement à la tête du pivot de la façon suivante: La tête du pivot vient se loger dans la partie en U de la biellette en traversant à la fois l'ouverture et le perçage de la biellette de telle manière que la branche repliée vienne en appui contre le col 45 de l'orifice 44 et que les deux bords parallèles de l'ouverture 24 de la biellette de commande viennent entourer les deux méplats de la tête de pivot. De manière préférentielle, le perçage 30 est destiné à permettre le centrage de la biellette de commande 10 par rapport au pivot 42 et les bords parallèles de l'ouverture 24 sont destinés à entraîner le pivot en rotation. On comprend que, de préférence, la distance entre les deux bords parallèles de l'ouverture 24 doit être sensiblement égale à la distance séparant les deux méplats de la tête du pivot. Naturellement, la longueur de l'ouverture 24, vue selon la direction longitudinale de la biellette de commande, doit être au moins égal au diamètre de la tête du pivot afin que celle-ci puisse traverser la branche repliée de la partie en U . On comprend également que le diamètre du perçage 30 doit être au moins égal au diamètre de la partie filetée de la tête du pivot. La biellette de commande 10 selon l'invention est verrouillée à la tête 46 de pivot 42 par l'intermédiaire d'un écrou de serrage 52 vissé sur la partie filetée de la tête de pivot. De préférence, la tête 46 de pivot 42 est verrouillée avec la branche 20 du U qui n'est pas repliée. De manière connue, on cherche à éviter les fuites d'air comprimé qui ont pour conséquence de baisser le rendement de la 2877059 8 compression. En effet, l'air comprimé a naturellement tendance à s'échapper de l'intérieur du carter 34 à travers l'orifice 44 dès lors qu'il existe un jeu axial 3 entre la platine 38 de l'aube 36 et la face interne 40 du carter 34. Ce jeu axial 3 peut être notamment dû aux vibrations subies par l'aube 36. La biellette de commande 10 selon l'invention permet de pallier à cet inconvénient de la manière suivante: Lorsque le compresseur est au repos, la platine 38 de l'aube 36 10 est en appui contre la face interne 40 du carter 34 de sorte qu'il n'y ait pas de jeu entre le carter 34 et la platine 38 de l'aube 36. Dans cette configuration, les branches 20,22 du U sont disposées sensiblement parallèles entre elles, et la branche repliée, comme on l'a déjà indiqué, prend appui sur le col 45 de l'orifice 44. Dès lors que l'aube 36 est soumise à une vibration ou à une force tendant à l'attirer vers l'intérieur du carter 34, on comprend qu'il apparaît un jeu axial 3 entre la platine 38 de l'aube 36 et la face interne 40 du carter 34. Comme on l'a représenté sur la figure 6, le déplacement de l'aube 36 entraîne également celui du pivot 42 et, par suite, entraîne le déplacement de la branche 20 du U qui est verrouillée à la tête de pivot 42. Comme la branche repliée du U prend appui sur le col 45 de l'orifice 44, on comprend que le déplacement radial interne de l'aube 36 tend à rapprocher l'une de l'autre les deux branches du U . Dès lors, du fait de son élasticité, le U se comporte comme un ressort et tend à ramener ses branches dans leurs positions initiales. En l'espèce, la branche non repliée 20 du U tend à reprendre sa position initiale et, ce faisant, déplace l'aube 36 avec elle. On comprend donc que, grâce à la forme particulière de la biellette de commande 10 selon l'invention, il se produit une contre réaction tendant à ramener la platine 38 contre la face interne 40 du carter 34 afin d'éliminer le jeu axial 3. Sans sortir du cadre de l'invention, on pourrait également 35 concevoir une biellette de commande dont les branches du U sont légèrement écartées dès la fabrication. 2877059 9 Dans ce cas de figure, lorsque la biellette de commande est verrouillée à la tête de pivot, les deux branches du U sont amenées parallèles entre elles, de telle sorte qu'il existe une précontrainte élastique tendant à écarter les deux branches du U et, par suite, à plaquer la platine 38 contre la face interne 40 du carter 34. Dès lors, on comprend que malgré les vibrations subies par l'aube 36, celle-ci tend à rester plaquer contre la face interne 40 du carter 34, ce qui a pour effet d'éviter avantageusement les fuites d'air comprimé. Selon une variante d'une biellette de commande selon l'invention, représentée sur les figures 7 à 12, l'ouverture 24 débouche avantageusement à l'extrémité de la branche repliée 22. On comprend qu'une telle ouverture est plus simple à usiner qu'une ouverture rectangulaire et permet en outre de diminuer la masse de la biellette de commande d'environ 15% par rapport à celle de la première variante de la biellette de commande. REVENDICATIONS 1. Biellette de commande (10) destinée à l'entraînement d'une aube (36) à calage variable qui comporte un pivot (42) monté en rotation dans un carter (34) de turbomachine, l'extrémité du pivot (42) comportant deux méplats diamétralement opposés, la biellette étant réalisée en tôle mince et comprenant: É un perçage (30) destiné au centrage de la biellette (10) par rapport au pivot (42), É une ouverture (24) comportant deux bords (26,28) parallèles susceptibles de coopérer avec les deux méplats (50) pour entraîner le pivot (42) en rotation, caractérisée en ce qu'elle présente la forme d'une languette en tôle mince repliée sur elle-même selon un unique pliage effectué suivant une direction transversale à la biellette (10), de telle sorte que le perçage (30) et l'ouverture (24) sont positionnés en regard l'un de l'autre. 2. Biellette selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une partie de la biellette présente la forme d'un U dont les deux branches (20, 22) sont sensiblement parallèles. 3. Biellette selon la revendication 2, caractérisée en ce que le perçage (30) est ménagé dans une branche (20) et l'ouverture (24) est ménagée dans l'autre branche (22). 4. Biellette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les deux bords (26,28) s'étendent selon la direction longitudinale de la biellette. 5. Biellette selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'ouverture (24) est un orifice de forme sensiblement rectangulaire. 2877059 11 6. Biellette selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'ouverture (24) débouche à l'extrémité de la branche repliée (22). 7. Biellette selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la biellette présente une incurvation de façon que les deux extrémités de la biellette soient disposées sensiblement dans un même plan. 8. Biellette selon la revendication 3 et l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la branche dans laquelle est ménagée l'ouverture (24) est susceptible d'être en appui sur le carter (34) tandis que l'autre branche est verrouillée au pivot (42). 9. Biellette selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la partie en U forme un ressort exerçant sont effort de manière à tirer le pivot (42) hors du carter (34) pour reprendre un jeu axial (J) existant entre le pivot (42) et le carter (34).