Brevet FR3041995A1 — publié le 20170407

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce centrée sur un axe, comprenant une étape d'équilibrage par correction de la position du centre de gravité de la pièce. L'invention s'applique notamment à la fabrication de paliers de réducteur épicycloïdal. ETAT DE LA TECHNIQUE En référence à la figure 1, on a représenté un exemple de réducteur épicycloïdal, pouvant notamment être utilisé dans une turbomachine d'aéronef. Ce réducteur 1 comprend une pluralité de paliers 2 montés en translation circulaire autour de l'axe principal du réducteur. Le fonctionnement du réducteur implique que les paliers sont soumis à un mouvement très rapide autour de l'axe principal du réducteur. Afin d'éviter que ce mouvement ne cause un balourd susceptible de dégrader le réducteur, il faut d'une part s'assurer que tous les paliers ont la même masse, et d'autre part s'assurer que les positions des centres de gravité de tous les paliers sont identiques. Or, chaque palier 2 est une pièce centrée sur un axe parallèle à l'axe principal du réducteur, mais non symétrique autour de cet axe. Par exemple, chaque palier comprend, sur une section transversale d'extrémité, un trou borgne dans lequel est inséré un pion servant de point de référence pour mesurer la position angulaire de la pièce. Ces éléments résultent typiquement en une excentration du centre de gravité de la pièce par rapport à son axe. Pour s'assurer que tous les paliers présentent un centre de gravité de position identique, il faut donc déterminer la position réelle du centre de gravité pour chaque palier, et le cas échéant corriger cette position. La détermination de la position du centre de gravité est réalisée classiquement en positionnant la pièce sur des portées et en utilisant des machines adaptées permettant de mesurer les moments d'inertie de la pièce. Or ces machines sont complexes à utiliser, et nécessitent l'intervention de techniciens qualifiés. De plus, ces machines sont habituellement louées pour une utilisation temporaire, et il peut être difficile et coûteux de s'en procurer. Comme l'équilibrage des pièces doit être fait dans les dernières étapes de fabrication précédant la livraison, ceci peut induire des retards de livraison. 3041995 2 PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de fabrication de pièce comprenant une étape d'équilibrage ne requérant pas l'utilisation de machines complexes. 5 L'invention a également pour but de proposer un procédé de fabrication de pièces plus économiques. Un autre but de l'invention est de permettre un équilibrage des pièces plus précis que celui réalisé dans l'art antérieur. 10 A cet égard, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un palier de réducteur épicycloïdal, le palier étant centré sur un axe, comprenant une étape d'équilibrage du palier comprenant : - la détermination d'une position d'un centre de gravité du palier par rapport à son axe, et 15 - la correction de ladite position par usinage du palier, le procédé étant caractérisé en ce que l'étape de détermination de la position du centre de gravité du palier comprend la détermination d'un balourd du palier lorsque celui-ci est entrainé en rotation autour de son axe. 20 - Avantageusement, mais facultativement, le procédé de fabrication selon l'invention peut en outre comprendre au moins l'une des caractéristiques suivantes : l'étape de détermination du balourd peut comprendre : o la détermination de la position angulaire du balourd autour de l'axe par rapport à un point de référence et 25 o la détermination de la valeur du balourd. - la détermination de la position angulaire du balourd peut comprendre : o le positionnement d'extrémités axiales du palier sur des portées de sorte que le palier soit rotatif autour de son axe par rapport auxdites portée, et 30 o la mesure de l'angle formé, dans une position d'équilibre du palier, entre un rayon s'étendant entre l'axe et le point de référence et un rayon s'étendant verticalement vers le bas à partir de l'axe. 3041995 3 - l'étape de correction de la position du centre de gravité peut être mise en oeuvre par correction de la valeur et/ou de la position angulaire du balourd du palier lorsque celui-ci est entrainé en rotation autour de son axe. - Le procédé peut en outre comprendre, avant l'étape de correction, une étape 5 de détermination d'une plage de tolérance admissible sur la valeur du balourd et la position angulaire du balourd. - la plage de tolérance sur la valeur du balourd et la position angulaire du balourd est un secteur d'anneau inclus dans une section de la pièce transversale à l'axe, le secteur d'anneau étant centré sur l'axe du palier, et 10 délimité: o radialement, par deux arcs de cercle et o angulairement, par deux rayons extrêmes, dans lequel les rayons extrêmes correspondent à une plage de tolérance sur l'excentration du balourd, et les arcs de cercle à une plage de tolérance sur la 15 position angulaire du balourd. - le secteur d'anneau de la plage de tolérance peut être inclus dans une zone de tolérance circulaire sur la position du centre de gravité, centrée sur la position théorique du centre de gravité du palier, et de rayon égal à une tolérance sur la distance entre la position réelle du centre de gravité et sa 20 position théorique. - le secteur d'anneau peut être défini de sorte que le point à l'intersection entre le rayon maximal du secteur d'anneau et l'arc de cercle correspondant à la position angulaire maximal du balourd est sur le cercle de la zone de tolérance sur la position du centre de gravité. 25 - Le procédé peut en outre comprendre une étape d'usinage d'un trou borgne et de positionnement d'un pion dans une section transversale extrême du palier, ladite étape étant mise en oeuvre après l'étape de correction de la position du centre de gravité. 30 L'invention a également pour objet un réducteur épicycloïdal, comprenant une pluralité de paliers, caractérisé en ce que chaque palier est obtenu par le procédé de fabrication selon la description qui précède. 3041995 4 Le procédé proposé permet de déterminer la position du centre de gravité en déterminant le balourd de la pièce si celle-ci est mise en rotation autour de son axe. Or, la détermination du balourd est plus aisée que celle du centre de gravité puisqu'il suffit de déterminer sa position angulaire par rapport à l'axe de la pièce 5 ainsi que sa valeur. De plus, il est possible de corriger la position du centre de gravité de la pièce en pilotant le balourd. Pour cela, une zone de tolérance est établie à partir de valeurs admissibles de balourd et de position angulaire du balourd. Cette zone ainsi définie présente une forme de secteur d'anneau, et est plus 10 réduite qu'une zone de tolérance basée uniquement sur la position du centre de gravité. De ce fait, l'usinage de la pièce pour corriger la position du balourd permet un positionnement plus précis du centre de gravité que l'art antérieur. DESCRIPTION DES FIGURES 15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles : - la figure 1, déjà décrite, représente un réducteur épicycloïdal, - les figures 2a, 2b et 2c représentent schématiquement la relation entre la 20 position du centre de gravité d'une pièce et les caractéristiques du balourd induit lors de la rotation de la pièce autour de son axe. - les figures 3a et 3b représentent respectivement une zone de tolérance sur la position du centre de gravité de la pièce et une zone de tolérance sur la valeur et la position angulaire du balourd. 25 - la figure 4 représente schématiquement, en vue en coupe longitudinale, un palier issu du procédé de fabrication, - la figure 5 illustre schématiquement les principales étapes du procédé de fabrication. 30 DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE MISE EN OEUVRE DE L'INVENTION En référence à la figure 2a, on a représenté schématiquement une pièce 10 centrée sur un axe X-X. Cette pièce présente de préférence mais non limitativement une dimension principale dans la direction de l'axe X-X. Cependant, la pièce n'est 3041995 5 pas symétrique de révolution autour de l'axe X-X de sorte que son centre de gravité G ne se trouve pas sur l'axe X-X mais est excentré par rapport à celui-ci. La pièce 10 est très avantageusement un palier de réducteur épicycloïdal. On a représenté à titre d'exemple sur la figure 2a la position du centre de 5 gravité G de la pièce, et on a noté e l'excentration de ce centre de gravité par rapport à l'axe X-X. Du fait de cette excentration, la mise en rotation de la pièce autour de son axe X-X engendre un balourd dont les propriétés dépendent de la position du centre de gravité. 10 En particulier, en référence à la figure 2b, qui est une vue de la pièce 10 dans la direction axiale, le balourd se caractérise par : - une position angulaire eB du balourd par rapport à un point de référence, ici par exemple un pion d'orientation 11 (sur la figure 2c l'angle est relevé par rapport au diamètre d'une section transversale de la pièce passant 15 par le pion d'orientation 11, il pourrait également l'être par rapport au rayon passant par le pion d'orientation), et - une valeur VB de balourd. La valeur VB de balourd est obtenue à partir de l'excentration e du centre de gravité G par rapport à l'axe X-X et la masse m de la pièce 10 d'après la formule suivante : VB = e. m 20 La valeur du balourd est exprimée en mètre.kg. On peut donc, en pilotant la position angulaire du balourd et sa valeur, piloter la position par rapport à l'axe (c'est-à-dire dans une section transversale de la pièce), du centre de gravité G de la pièce. Ainsi, en référence à la figure 5, lors d'un procédé de fabrication d'une pièce, 25 ce procédé comprenant un équilibrage consistant à déterminer 100 la position du centre de gravité de la pièce et à la corriger 200, l'étape de détermination 100 de la position du centre de gravité est mise en oeuvre en caractérisant un balourd de la pièce lorsque celle-ci est mise en rotation autour de son axe X-X. L'étape de correction 200 comprend quant à elle la modification des caractéristiques du balourd 30 déterminées à l'étape 100 pour corriger la position du centre de gravité. La caractérisation du balourd comprend d'une part la mesure 110 de la position angulaire du balourd et d'autre part la détermination 120 de la valeur du 3041995 6 balourd. Ces grandeurs sont des données de sortie directes de machines d'équilibrage classique. Typiquement, pour la mesure 110 de la position angulaire du balourd, les extrémités axiales de la pièce sont positionnées sur des portées de manière à ce 5 que la pièce soit rotative par rapport aux portées. Sous l'effet de la gravité, comme représenté sur la figure 2c, la pièce va naturellement se positionner de sorte que son centre de gravité se trouve à la verticale, en dessous de l'axe (à 6h). On relève alors l'angle s'étendant entre le rayon s'étendant à la verticale en dessous de l'axe X-X et le rayon s'étendant entre l'axe et un point de référence, par 10 rapport le pion d'orientation 11. La détermination 120 de la valeur du balourd est réalisée quant à elle en plaçant les extrémités de la pièce sur des portées et en mesurant les efforts repris par les portées lors d'une mise en rotation de la pièce sur elle-même. On pourra se référer par exemple aux Techniques de l'Ingénieur, BM5130, Equilibrage des rotors 15 rigides et flexibles. La valeur du balourd fournit l'excentration du centre de gravité G de la pièce, et la position angulaire du balourd correspond à celui du centre de gravité. Ainsi les étapes ci-avant permettent de déterminer la position, par rapport à l'axe X-X, du centre de gravité de la pièce. 20 Comme indiqué précédemment, dans le cas où la pièce est un palier d'un réducteur épicycloïdal, comme sur la figure 1, cette pièce est naturellement asymétrique et le centre de gravité ne doit pas être ramené sur l'axe. En revanche, il importe que les positions des centres de gravité de tous les paliers d'un même réducteur soient identiques. 25 Par conséquent, l'équilibrage de la pièce comprend en outre une étape 200 de correction de la position du centre de gravité, consistant à usiner superficiellement la pièce pour changer la répartition des masses et ainsi ramener le centre de gravité à une position théorique voulue, moyennant une tolérance. Or, comme indiqué ci-avant, cette étape est mise en oeuvre en modifiant les 30 caractéristiques du balourd. Pour ce faire, le procédé comprend en outre une étape 150 préalable à l'usinage 200, au cours duquel une zone de tolérance sur les caractéristiques du balourd est déterminée. Cette zone de tolérance est élaborée à partir de la tolérance à respecter sur la position du centre de gravité. 3041995 7 En référence à la figure 3a, la tolérance sur la position du centre de gravité est classiquement un écart c maximal par rapport à la position théorique attendue du centre de gravité : I Gr - Gt1 E avec Gr la position du centre de gravité réel et Gt la position du centre de gravité théorique attendue. 5 A titre d'exemple non limitatif, on peut avoir c = 0.05 mm. La zone de tolérance sur la position du centre de gravité ZG prend donc la forme d'un cercle de rayon de c autour de la position théorique du centre de gravité G, dans la section transversale de la pièce 10 dans laquelle il se trouve. Or, comme les informations disponibles sont celles concernant le balourd, 10 cette zone de tolérance Zg sur la position du centre de gravité doit être traduite en zone de tolérance ZB sur une valeur et une position angulaire de balourd. Sur les figures 3a et 3b, on a représenté deux zones de tolérance ZB proposées, seule la deuxième (figure 3b) étant acceptable au regard des conditions sur la position du centre de gravité. 15 La tolérance sur le balourd se caractérise par : - une valeur de tolérance rly sur la valeur du balourd :VBrée/V = VBthéorique 171i, et - une valeur de tolérance r sur sa position angulaire : 0 -Bréel = °Bthéorique ± 17P 20 par rapport au balourd généré par la position du centre de gravité théorique. Ces valeurs sont à déterminer pour obtenir la zone de tolérance ZB acceptable. Concernant la valeur du balourd, comme la masse de la pièce est constante, la tolérance rly sur cette valeur correspond à une tolérance rie sur l'excentration du balourd d'après l'équation introduite ci-avant. 25 Ainsi les zones de tolérance ZB définies en fonction du balourd sont des zones en secteur d'anneau (zones rayées sur les figures 3a et 3b) centré sur l'axe X-X, qui sont délimitées par : - des rayons maximum RM et minimum Ri', correspondant à l'excentration du balourd induit par le centre de gravité théorique respectivement plus 30 ou moins la tolérance lie, et - un secteur d'angle correspondant à la position angulaire du balourd engendré par le centre de gravité théorique auquel est ajoutée la tolérance r sur sa position angulaire. On constate sur la figure 3a qu'une zone de tolérance ZB en secteur d'anneau dont 3041995 8 - la tolérance rle sur l'excentration du balourd correspond à la tolérance e sur la position du centre de gravité et - la tolérance r sur la position angulaire du balourd correspond aux rayons tangents au cercle dont le centre est le centre de gravité théorique 5 et de rayon égal à la tolérance c n'est pas une zone de tolérance admissible car il existe des portions de la zone de tolérance ZB sur le balourd qui ne se trouvent pas dans la zone de tolérance ZG sur la position du centre de gravité. Ainsi on définit, en référence à la figure 3b en tant que zone de tolérance ZB 10 sur le balourd un secteur d'anneau inclus dans le cercle ZG de sorte que tous les points du secteur soient dans la zone de tolérance sur la position du centre de gravité. Cette condition est respectée quand le point A correspondant au point de valeur de balourd maximale et de position angulaire maximale est positionné dans 15 le cercle ZG. De plus, la zone de tolérance ZB est maximisée lorsque le point A se trouve sur le cercle ZG, comme c'est le cas de la figure 3b. Le fait que la zone de tolérance sur le balourd ZB soit incluse dans celle sur la position du centre de gravité fait que, lors de la correction ultérieure de la pièce par usinage pour ramener le balourd dans la zone admissible, la précision obtenue 20 sur la position du centre de gravité est meilleure. Ainsi une fois la zone de tolérance pour le balourd déterminée à l'étape 150, la correction 200 de la position du centre de gravité par l'adaptation des paramètres du balourd est réalisée par usinage. L'usinage d'une pièce pour modifier son balourd est une technique connue de l'Homme du Métier. 25 Dans le cas où la pièce 10 est un palier de réducteur épicycloïdal 1 - (référence numérique reprise de la figure 1 )- on a représenté sur la figure 4, les zones 13 de reprise de masse par usinage, qui sont les zones qui peuvent être plus ou moins usinées pour déplacer la répartition des masses et ainsi déplacer la position du balourd. 30 En outre, le fait que la plage de tolérance sur le balourd soit plus précise que celle sur la position du centre de gravité permet que certains usinages finaux de la pièce puissent être réalisés après l'étape 200 de correction de la pièce par usinage. C'est le cas par exemple, en référence à la figure 4, du trou borgne 12 et du pion d'orientation 11 (dans ce cas, un autre point de référence est choisi pour mesurer la 3041995 9 position angulaire du balourd lors des étapes précédentes). En effet, la position corrigée du centre de gravité est suffisamment précise grâce au procédé qui précède que l'asymétrie provoquée par cet usinage n'est pas de nature à déplacer la position du centre de gravité hors de la zone de tolérance. 5 Le procédé peut donc comporter une étape supplémentaire 300 d'usinage d'un trou borgne et d'installation d'un trou après l'étape de correction 200. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un palier (10) de réducteur épicycloïdal, le palier étant centré sur un axe (X-X), comprenant une étape d'équilibrage du palier comprenant : - la détermination (100) d'une position d'un centre de gravité (G) du palier par rapport à son axe (X-X), et - la correction (200) de ladite position par usinage du palier, le procédé étant caractérisé en ce que l'étape de détermination de la position du centre de gravité (100) du palier comprend la détermination d'un balourd du palier lorsque celui-ci est entrainé en rotation autour de son axe (X-X). 2. Procédé de fabrication d'un palier selon la revendication 1, dans lequel l'étape de détermination du balourd comprend : - la détermination de la position angulaire (110) du balourd autour de l'axe (X- X) par rapport à un point de référence (11) et - la détermination (120) de la valeur du balourd. 3. Procédé de fabrication d'un palier selon la revendication 2, dans lequel la détermination (120) de la position angulaire du balourd comprend : - le positionnement d'extrémités axiales du palier sur des portées de sorte que le palier soit rotatif autour de son axe par rapport auxdites portée, et - la mesure de l'angle (OB) formé, dans une position d'équilibre du palier, entre un rayon s'étendant entre l'axe (X-X) et le point de référence (11) et un rayon s'étendant verticalement vers le bas à partir de l'axe (X-X). 4. Procédé de fabrication d'un palier selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de correction (200) de la position du centre de gravité est mise en oeuvre par correction de la valeur et/ou de la position angulaire du balourd du palier lorsque celui-ci est entrainé en rotation autour de son axe. 5. Procédé de fabrication selon la revendication 4, comprenant en outre, avant l'étape de correction (200), une étape de détermination (150) d'une plage de tolérance (ZB) admissible sur la valeur du balourd (VB) et la position angulaire du balourd (OB). 3041995 11 6. Procédé de fabrication selon la revendication 5, dans lequel la plage de tolérance (ZB) sur la valeur du balourd et la position angulaire du balourd est un secteur d'anneau inclus dans une section de la pièce transversale à l'axe (X-X), le secteur 5 d'anneau étant centré sur l'axe du palier, et délimité: - radialement, par deux arcs de cercle et - angulairement, par deux rayons extrêmes (R,', RM), dans lequel les rayons extrêmes correspondent à une plage de tolérance sur l'excentration (e) du balourd, et les arcs de cercle à une plage de tolérance sur la 10 position angulaire (OB) du balourd. 7. Procédé de fabrication selon la revendication 6, dans lequel le secteur d'anneau de la plage de tolérance (ZB) est inclus dans une zone de tolérance circulaire sur la position du centre de gravité (ZG), centrée sur la position théorique du centre de 15 gravité (Gt) du palier, et de rayon égal à une tolérance (c) sur la distance entre la position réelle (Gr) du centre de gravité et sa position théorique (Gt). 8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, dans lequel le secteur d'anneau est défini de sorte que le point (A) à l'intersection entre le rayon maximal du secteur 20 d'anneau et l'arc de cercle correspondant à la position angulaire maximal du balourd est sur le cercle de la zone de tolérance sur la position du centre de gravité. 9. Procédé de fabrication d'un palier selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une étape (300) d'usinage d'un trou borgne (12) et de 25 positionnement d'un pion (11) dans une section transversale extrême du palier, ladite étape étant mise en oeuvre après l'étape de correction (200) de la position du centre de gravité. 10. Réducteur (1) épicycloïdal, comprenant une pluralité de paliers, caractérisé en 30 ce que chaque palier est obtenu par le procédé de fabrication selon l'une des revendications qui précèdent.