Brevet FR3045099A1 — publié le 20170616

ENTRETOISE POUR ASSEMBLER UNE AUBE SUR UN MOYEU D'UNE TURBOMACHINE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention se rapporte à une entretoise pour assembler une aube sur un moyeu d'une turbomachine au moyen d'un dispositif de serrage, et à un dispositif d'assemblage comportant une telle entretoise. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les turboréacteurs d'aéronef sont équipés d'un aubage directeur de sortie, également appelé OGV pour « Outlet Guide Vane » en anglais, qui a pour fonction de redresser le flux d'air traversant le turboréacteur. Cet aubage comporte une pluralité d'aubes directrices montées radialement sur un moyeu. La figure 1 montre une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un 15 turboréacteur comportant une aube directrice 101 montée sur un moyeu 102 au moyen de dispositifs d'assemblage classiques situés dans une zone E. Un agrandissement de cette zone E est illustré à la figure 2 représentant une vue schématique partielle en coupe longitudinale réalisée au niveau de l'un des dispositifs d'assemblage. Le moyeu 102 comporte une portée annulaire de type 20 « mâle » 102m qui s'étend circonférentiellement sur toute la périphérie du moyeu 102. L'aube 101 comporte une portée de type « femelle » 101f s'emboîtant sur la portée mâle 102m du moyeu 102. La portée femelle 101f vient en appui contre la portée mâle 102m sur des surfaces d'appui S formant un V dans le plan de coupe longitudinale. L'aube 101 et le moyeu 102 sont maintenus serrés au moyen d'un boulon 25 comprenant une vis 104 munie d'une tête 105 et un écrou 106. Le boulon est un dispositif d'assemblage précontraint. En effet, lorsque le boulon est serré, des efforts de compression s'exercent sur l'aube et le moyeu, et la vis 104 subit une traction mécanique qui génère des frottements empêchant la rotation de la tête 105 de la vis 104 et celle de l'écrou 106. 30 Une partie F1 des efforts de compression est transmise à l'aube par l'intermédiaire d'une rondelle 107 disposée entre la tête 105 de la vis 104 et l'aube 101. La rondelle 107 permet à la fois de mieux répartir les efforts de compression F1 générés par la tête 105 de la vis 104 et d'éviter le matage de la surface de l'aube 101 par la tête 105 de la vis 104 lors du serrage du boulon. 3045099 2 En réaction aux efforts de compression, la portée mâle 102m exerce des efforts normaux F2 sur la portée femelle 101f. Les efforts normaux F2 ont tendance à « ouvrir » l'angle du V de la portée femelle 101f, ce qui a pour conséquence d'impacter la durée de vie de l'aube 101. En effet, les efforts normaux F2 peuvent entraîner la 5 rupture de la portée femelle 101f de l'aube 101. RESUME DE L'INVENTION L'invention vise à résoudre les problèmes qui viennent d'être exposés en proposant une entretoise permettant de réduire les efforts normaux exercés par une 10 portée mâle d'un moyeu sur une portée femelle d'une aube montée sur le moyeu. Un premier aspect de l'invention concerne donc une entretoise pour assembler une aube sur un moyeu d'une turbomachine au moyen d'un dispositif de serrage, l'entretoise étant percée par une ouverture présentant une symétrie par rapport à un axe de référence, l'entretoise comportant une première surface d'appui destinée à venir en appui contre le dispositif de serrage, et une deuxième surface d'appui destinée à venir en appui contre l'aube, la deuxième surface d'appui étant plus éloignée radialement de l'axe de référence que la première surface d'appui. La deuxième surface d'appui est la zone où s'applique une partie des efforts de compression générée par le dispositif de serrage et transmise à l'aube via l'entretoise. En éloignant cette zone de l'axe de référence, les efforts de compression viennent compenser les efforts normaux exercés par la portée mâle du moyeu sur la portée femelle de l'aube. Les efforts normaux sont donc réduits, entraînant ainsi une diminution du risque de rupture de la portée femelle de l'aube. La durée de vie de l'aube est alors augmentée. L'entretoise selon le premier aspect de l'invention peut également comporter une ou plusieurs caractéristiques parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon les combinaisons techniquement possibles : - la première surface d'appui et la deuxième surface d'appui présentent chacune, selon un axe transversal orthogonal à l'axe de référence, des dimensions transversales intérieures et extérieures, les dimensions transversales intérieures de la deuxième surface d'appui étant supérieures aux dimensions transversales extérieures de la première surface d'appui ; - la première surface d'appui s'étend dans un plan de référence perpendiculaire à l'axe de référence, la deuxième surface d'appui présentant une forme 3045099 3 annulaire, la deuxième surface d'appui entourant la première surface d'appui lorsque la deuxième surface d'appui est ramenée dans le plan de référence ; - la première surface d'appui s'étend dans un plan de référence perpendiculaire à l'axe de référence, la deuxième surface d'appui présentant un contour 5 polygonal, la deuxième surface d'appui entourant la première surface d'appui lorsque la deuxième surface d'appui est ramenée dans le plan de référence ; - la première surface d'appui s'étend dans un plan de référence perpendiculaire à l'axe de référence, la deuxième surface d'appui comportant une pluralité de portions distinctes disposées autour de la première surface d'appui lorsque la 10 deuxième surface d'appui est ramenée dans le plan de référence ; - la deuxième surface d'appui comporte deux portions s'étendant selon des directions sensiblement parallèles, chaque portion ayant une forme sensiblement rectangulaire, les deux portions étant disposées de part et d'autre de l'ouverture. 15 Un deuxième aspect de l'invention concerne un dispositif d'assemblage d'une aube sur un moyeu de turbomachine, le dispositif d'assemblage comportant un dispositif de serrage et une entretoise selon le premier aspect de l'invention, l'entretoise étant destinée à être montée entre le dispositif de serrage et l'aube. Dans un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de serrage est un boulon 20 comportant une tige filetée munie d'une tête et un écrou, la tige filetée passant dans l'ouverture de l'entretoise, la première surface d'appui de l'entretoise venant en appui contre la tête de la tige filetée. Un troisième aspect de l'invention concerne une turbomachine comportant une pluralité d'aubes montées sur un moyeu comportant une portée mâle, chaque aube 25 comportant une portée femelle s'emboîtant sur la portée mâle du moyeu, au moins une aube étant montée sur le moyeu au moyen d'au moins un dispositif d'assemblage selon le deuxième aspect de l'invention. De préférence, la portée mâle du moyeu présente une forme annulaire usinée de manière à former deux chanfreins en forme de V, la deuxième surface d'appui de 30 l'entretoise du dispositif d'assemblage étant en appui contre l'aube en face des chanfreins de la portée mâle du moyeu de manière à compenser les efforts normaux exercés par la portée mâle du moyeu sur la portée femelle de l'aube. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. 3045099 4 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent, parmi 5 lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un turboréacteur comportant une aube montée sur un moyeu au moyen de dispositifs d'assemblage de l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale réalisée au 10 niveau d'un dispositif d'assemblage de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un turboréacteur comportant une aube montée sur un moyeu au moyen de dispositifs d'assemblage selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention ; - la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale réalisée au 15 niveau d'un dispositif d'assemblage de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue en perspective de l'assemblage entre l'aube et le moyeu de la figure 3 ; - les figures 6A et 6B représentent de manière symbolique la valeur des contraintes mécaniques présentes dans la portée femelle de l'aube, respectivement 20 de la figure 1 et de la figure 3. Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur toutes les figures. 25 DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION L'invention a notamment pour objet de proposer un dispositif d'assemblage d'une aube sur un moyeu d'une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur. Le dispositif d'assemblage selon l'invention comporte une entretoise 30 visant à réduire les contraintes de serrage exercées sur l'aube. Une telle entretoise permet d'augmenter la durée de vie de l'aube. L'invention convient particulièrement à l'assemblage d'un aubage directeur de sortie dont le rôle est de redresser le flux d'air traversant un turboréacteur. 3045099 5 La figure 3 montre une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un turboréacteur comportant une aube directrice 301 montée sur un moyeu 302 au moyen d'au moins un dispositif d'assemblage selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, les dispositifs d'assemblage étant situés dans une zone E'. 5 Un agrandissement de cette zone E' est illustré à la figure 4 représentant une vue schématique partielle en coupe longitudinale réalisée au niveau de l'un des dispositifs d'assemblage. La figure 5 montre une vue en perspective de l'assemblage entre l'aube 301 et le moyeu 302. Les figures 4 et 5 sont décrites conjointement. L'amont et l'aval du turboréacteur sont définis par rapport au sens d'écoulement 10 du flux d'air le traversant, l'amont correspondant à l'entrée d'air et l'aval à la sortie d'air. Le moyeu 302 présente une face antérieure A orientée vers l'amont du turboréacteur et une face postérieure B orientée vers l'aval du turboréacteur. La face postérieure B du moyeu 302 comporte une portée de type « mâle » 302m s'étendant sur toute la périphérie du moyeu 302. La portée mâle 302m présente 15 donc une forme annulaire et est usinée de manière à former deux chanfreins C, qui sont des surfaces annulaires. Dans le plan de coupe longitudinale, si les chanfreins C sont prolongés jusqu'à ce qu'ils se rencontrent, une forme en V est obtenue. L'aube 301 comporte une portée de type « femelle » 301f s'emboîtant sur la portée mâle 302m du moyeu 302. La portée femelle présente également des surfaces 20 formant un V, ces surfaces étant en appui contre les chanfreins C de la portée mâle. En référence à la figure 5, l'aube 301 est maintenue serrée sur le moyeu 302 au moyen d'au moins un dispositif d'assemblage, et de préférence au moyen de deux dispositifs d'assemblage. A cette fin, chaque dispositif d'assemblage comporte un dispositif de serrage 310 et une entretoise 303. L'entretoise 303 est de préférence en 25 métal, par exemple en acier, afin de résister aux contraintes mécaniques présentes dans le turboréacteur. Dans ce mode de réalisation préférentiel, le dispositif de serrage 310 est un boulon comportant une tige filetée 304 munie d'une tête 305 et un écrou 306. La tige filetée 304 s'étend suivant un axe longitudinal X et présente une symétrie de révolution 30 autour de l'axe longitudinal X. La tige filetée 304 est vissée dans l'écrou 306 disposé en appui contre la face antérieure A du moyeu 302. L'entretoise est percée par une ouverture OP présentant une symétrie par rapport à un axe de référence AR. La tige filetée 304 est insérée dans l'ouverture OP l'entretoise 303. De préférence, l'ouverture OP présente une symétrie de révolution 3045099 6 autour de l'axe de référence. De préférence, l'axe de référence AR de l'entretoise 303 et l'axe longitudinale X de la tige filetée 304 sont confondus. L'aube 301 et le moyeu 302 sont également percé par une ouverture permettant le passage de la tige filetée 304. Ces ouvertures sont alignées avec l'ouverture OP de 5 l'entretoise 303 et s'étendent selon l'axe longitudinal X de la tige filetée 304. L'entretoise 303 comporte une première surface d'appui S1 comprise dans un plan de référence PR et venant en appui contre la tête 305 de la tige filetée 304. Réciproquement, la tête 305 de la tige filetée 304 comporte également une première surface d'appui S1 comprise dans le plan de référence PR et venant en appui contre 10 l'entretoise 303. Ces premières surfaces d'appui S1 présentent une forme correspondant à l'empreinte de la tête 305 de la tige filetée 304 sur l'entretoise 303. Ces premières surfaces d'appui S1 sont par exemple annulaires ou de forme polygonale selon si la tête 305 de la tige filetée 304 présente, dans le plan de référence PR, une section respectivement circulaire ou de forme polygonale. 15 De préférence, le plan de référence PR est orthogonal à l'axe de référence AR de l'ouverture OP de l'entretoise 303. L'entretoise 303 comporte également une deuxième surface d'appui S2 comprise dans un plan sensiblement parallèle au plan de référence PR et venant en appui contre l'aube 301. Réciproquement, l'aube 301 comporte également une 20 deuxième surface d'appui S2 venant en appui contre l'entretoise 303. La première surface d'appui S1 de l'entretoise 303 présente des dimensions transversales, c'est-à-dire des dimensions prises selon un axe transversal Z orthogonal à l'axe de référence AR, intérieures égales aux dimensions transversales de l'ouverture OP de l'entretoise 303. La première surface d'appui S1 présente des 25 dimensions transversales extérieures égales aux dimensions transversales de la section de la tête 305 de la tige filetée 304 dans le plan de référence PR. Sur le même principe, la deuxième surface d'appui S2 de l'entretoise 303 présente des dimensions transversales intérieures, c'est-à-dire celles le plus proche de l'ouverture OP, et des dimensions transversales extérieures, c'est-à-dire celles le 30 plus éloigné de l'ouverture OP, toujours selon l'axe transversal Z. Contrairement au cas d'une rondelle classique utilisée dans l'art antérieur, les dimensions transversales intérieures de la deuxième surface d'appui S2 sont supérieures aux dimensions transversales intérieures de la première surface d'appui S1. En d'autres termes, la deuxième surface d'appui S2 est plus éloignée radialement 3045099 7 de l'axe de référence AR de l'ouverture OP de l'entretoise 303 que la première surface d'appui S1. De préférence, les dimensions transversales intérieures de la deuxième surface d'appui S2 de l'entretoise 303 sont supérieures aux dimensions transversales extérieures de la première surface d'appui S1 de l'entretoise 303. 5 Dans ce mode de réalisation préférentiel, la deuxième surface d'appui S2 comporte deux portions distinctes s'étendant selon des directions parallèles, chaque portion ayant une forme sensiblement rectangulaire. Les deux portions sont disposées de part et d'autre de l'ouverture OP de l'entretoise 303, en vis-à-vis des chanfreins C. Les deux portions sont séparées par une distance D mesurée orthogonalement aux 10 deux portions. Il s'agit donc de la plus courte distance entre les deux portions. Cette distance D est supérieure aux dimensions transversales extérieures de la première surface d'appui S1 de l'entretoise 303. Dans des variantes de réalisation, lorsque la deuxième surface d'appui S2 est ramenée dans le plan de référence PR comprenant la première surface d'appui S1, la 15 deuxième surface d'appui S2 entoure complètement la première surface d'appui S1, la deuxième surface d'appui S2 étant d'un seul tenant. Dans ce cas, la deuxième surface d'appui S2 présente par exemple une forme annulaire ou polygonale. Des efforts de compression générés par le boulon s'appliquent sur l'aube 301 et le moyeu 302. Une partie F'1 des efforts de compression exercée par la tête 305 de 20 la tige filetée 304 est transmise à l'aube 301 par l'intermédiaire de l'entretoise 303, au niveau de la deuxième surface d'appui S2. En réaction aux efforts de compression, la portée mâle 302m du moyeu 302 exerce des efforts normaux F'2 sur la portée femelle 301f de l'aube 301 au niveau des chanfreins C. La partie F'1 des efforts de compression étant appliquée en face des chanfreins, elle vient compenser les efforts 25 normaux F'2 et a tendance à « fermer » l'angle du V de la portée femelle 301f de l'aube 301. Ainsi, grâce à l'invention, les efforts normaux F'2 sont réduits par rapport au cas de l'utilisation d'une rondelle de l'art antérieur. Cette différence peut être observée sur les figures 6A et 6B qui illustrent, au moyen de zones NP1, NP2 remplies par des 30 nuages de points, la valeur des contraintes mécaniques présentes dans la portée femelle 101f, 301f de l'aube 101, 301, respectivement lorsque des dispositifs d'assemblage de l'art antérieur et des dispositifs d'assemblage selon l'invention sont utilisés. 3045099 8 Par souci de clarté, seulement deux types de zones NP1, NP2 sont représentées sur les figures 6A et 6B. Dans les zones NP1, la densité des points est élevée, ce qui correspond à des contraintes mécanique importantes. Par contre, dans les zones NP2 où la densité des points est plus faible, les contraintes mécaniques sont 5 moins importantes. En conséquence de cette réduction des efforts normaux F2, le risque que la portée femelle 301f de l'aube 301 casse est diminué, et la durée de vie de l'aube 301 s'en trouve augmentée. Naturellement l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit en 10 référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. Il est notamment possible de réaliser une entretoise ayant une section polygonale avec une deuxième surface d'appui comportant plusieurs portions distinctes, chacune étant disposée au voisinage d'un sommet de l'entretoise. Dans une variante de réalisation, le dispositif de serrage comprend une tige 15 s'insérant dans l'entretoise, l'aube et le moyeu, et présentant une section polygonale, par exemple carrée. Dans ce cas, l'ouverture de l'entretoise présente de préférence une forme identique à celle de la section de la tige du dispositif de serrage, c'est-à-dire une forme polygonale. REVENDICATIONS1. Entretoise (303) pour assembler une aube (301) sur un moyeu (302) d'une turbomachine au moyen d'un dispositif de serrage (310), l'entretoise (303) étant percée par une ouverture (OP) présentant une symétrie par rapport à un axe de référence (AR), l'entretoise (303) comportant une première surface d'appui (S1) destinée à venir en appui contre le dispositif de serrage (310), et une deuxième surface d'appui (S2) destinée à venir en appui contre l'aube (301), l'entretoise (303) étant caractérisée en ce que la deuxième surface d'appui (S2) est plus éloignée radialement de l'axe de référence (AR) que la première surface d'appui (S1). 2. Entretoise (303) selon la revendication 1 dans laquelle la première surface d'appui (S1) et la deuxième surface d'appui (S2) présentent chacune, selon un axe transversal (Z) orthogonal à l'axe de référence (AR), des dimensions transversales intérieures et extérieures, les dimensions transversales intérieures de la deuxième surface d'appui (S2) étant supérieures aux dimensions transversales extérieures de la première surface d'appui (S1). 3. Entretoise (303) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 dans laquelle la première surface d'appui (S1) s'étend dans un plan de référence (PR) perpendiculaire à l'axe de référence (AR), la deuxième surface d'appui (S2) présentant une forme annulaire, la deuxième surface d'appui (S2) entourant la première surface d'appui (S1) lorsque la deuxième surface d'appui (S2) est ramenée dans le plan de référence (PR). 4. Entretoise (303) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 dans laquelle la première surface d'appui (S1) s'étend dans un plan de référence (PR) perpendiculaire à l'axe de référence (AR), la deuxième surface d'appui (S2) présentant un contour polygonal, la deuxième surface d'appui (S2) entourant la première surface d'appui (S1) lorsque la deuxième surface d'appui (S2) est ramenée dans le plan de référence (PR). 5. Entretoise (303) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 dans laquelle la première surface d'appui (S1) s'étend dans un plan de référence (PR) 3045099 10 perpendiculaire à l'axe de référence (AR), la deuxième surface d'appui (S2) comportant une pluralité de portions distinctes disposées autour de la première surface d'appui (S1) lorsque la deuxième surface d'appui (S2) est ramenée dans le plan de référence (PR). 5 6. Entretoise (303) selon la revendication 5 dans laquelle la deuxième surface d'appui (S2) comporte deux portions s'étendant selon des directions sensiblement parallèles, chaque portion ayant une forme sensiblement rectangulaire, les deux portions étant disposées de part et d'autre de l'ouverture (OP). 10 7. Dispositif d'assemblage d'une aube (301) sur un moyeu (302) de turbomachine caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de serrage (310) et une entretoise (303) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, l'entretoise (303) étant destinée à être montée entre le dispositif de serrage (310) et l'aube (301). 15 8. Dispositif d'assemblage selon la revendication 7 dans lequel le dispositif de serrage (310) est un boulon comportant une tige filetée (304) munie d'une tête (305) et un écrou (306), la tige filetée (304) passant dans l'ouverture (OP) de l'entretoise (303), la première surface d'appui (S1) de l'entretoise (303) venant en appui contre la 20 tête (305) de la tige filetée (304). 9. Turbomachine comportant une pluralité d'aubes montées sur un moyeu (302) comportant une portée mâle (302m), chaque aube (301) comportant une portée femelle (301f) s'emboîtant sur la portée mâle du moyeu (302), la turbomachine étant 25 caractérisé en ce qu'au moins une aube (301) est montée sur le moyeu (302) au moyen d'au moins un dispositif d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 7 et 8. 10. Turbomachine selon la revendication 9 dans laquelle la portée mâle (302m) du 30 moyeu (302) présente une forme annulaire usinée de manière à former deux chanfreins (C) en forme de V, la deuxième surface d'appui (S2) de l'entretoise (303) du dispositif d'assemblage étant en appui contre l'aube (301) en face des chanfreins (C) de la portée mâle (302m) du moyeu (302) de manière à compenser les efforts 3045099 n normaux (F'2) exercés par la portée mâle (302m) du moyeu (302) sur la portée femelle (301f) de l'aube (301).