Brevet FR3105981A1 — publié le 20210709

L’invention concerne un jonc (2) d’assemblage s’étendant circonférentiellement autour d’un axe (X), ledit jonc (2) étant destiné au couplage en rotation d’une première pièce (3) et d’une seconde pièce (4) d’une turbomachine, caractérisé en ce que le jonc (2) comporte une première partie (8) coopérant par emboitement avec la première pièce (3), et une seconde partie (9) coopérant par emboitement avec la seconde pièce (4), de façon à assurer le couplage en rotation de la première pièce (3) par rapport à la seconde pièce (4), ledit jonc (2) étant élastiquement déformable entre une position de fonctionnement dans laquelle ledit jonc (2) présente un premier diamètre et une position de montage ou de démontage dans laquelle ledit jonc (2) présente un second diamètre, inférieur ou supérieur au premier diamètre, le jonc (2) présentant un plan axial médian (P) et comportant au moins une zone creuse (14) qui s’étend circonférentiellement de part et d’autre du plan axial médian (P). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 4 Jonc d’assemblage pour turbomachine Domaine technique de l’invention L’invention concerne un jonc d’assemblage destiné au couplage en rotation d’une première pièce et d’une seconde pièce d’une turbomachine. Etat de la technique antérieure Dans la suite de la description, les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine. Par ailleurs, les termes axial, radial et circonférentiel sont définis par rapport à l’axe de la turbomachine. Comme illustré à la figure 1, le document FR 2 873 161, au nom de la Demanderesse, divulgue une turbine A1 comportant un rotor de turbine haute pression A2, situé directement en aval de la chambre de combustion A3 et comportant un disque A4 équipé d’aubes A5. Les gaz issus de la chambre de combustion A3 entraînent les aubes A5 du rotor en rotation. Le disque A4 est solidaire d’un tourillon A6, situé en aval du disque A4. Par ailleurs, le rotor A2 est solidaire d’un tambour amont A7, lui-même relié au compresseur haute pression. Cet ensemble forme un corps haute pression de la turbomachine et est supporté par deux paliers, respectivement amont et aval. Le palier aval comporte une bague interne A8 frettée sur le tourillon A6. La bague interne et le tourillon peuvent comporter des dents complémentaires, intercalées les unes par rapport aux autres et permettant de coupler en rotation par crabotage la bague interne et le tourillon. Un jonc annulaire est monté dans une gorge de la bague interne, de manière à assurer un maintien axial de la bague interne sur le tourillon. Lors du montage le jonc est déformé de manière à venir se loger dans la gorge de la bague interne par encliquetage. Lors de cette déformation, le jonc peut subir des contraintes mécaniques élevées entraînant sa plastification et donc sa dégradation. Il existe donc un besoin de fournir un jonc qui soit moins sujet à ce type de dégradation. Il est également souhaité fournir un tel jonc qui présente une masse réduite. Par ailleurs, il existe également le besoin de proposer une structure de jonc qui soit simple. L’invention vise à répondre à ces besoins, de façon simple, fiable et peu onéreuse. Présentation de l’invention A cet effet, l’invention propose un jonc d’assemblage s’étendant circonférentiellement autour d’un axe, ledit jonc étant destiné au couplage en rotation d’une première pièce et d’une seconde pièce d’une turbomachine, caractérisé en ce que le jonc comporte une première partie d’accouplement coopérant par emboitement avec la première pièce, et une seconde partie d’accouplement coopérant par emboitement avec la seconde pièce, de façon à assurer le couplage en rotation de la première pièce par rapport à la seconde pièce, ledit jonc étant élastiquement déformable entre une position de fonctionnement dans laquelle ledit jonc présente un premier diamètre et une position de montage ou de démontage dans laquelle ledit jonc présente un second diamètre, inférieur ou supérieur au premier diamètre, le jonc présentant un plan axial médian et comportant au moins une zone creuse qui s’étend circonférentiellement de part et d’autre du plan axial médian. La zone creuse permet d’augmenter la capacité de déformation du jonc, de façon à réduire l’effort nécessaire pour assurer sa déformation lors de la phase de montage ou de démontage du jonc. De cette manière, il est possible de faciliter sa mise en place par un opérateur. Les contraintes mécaniques dans le jonc sont alors limitées lors du montage ou du démontage, ce qui permet d’éviter un risque de déformation plastique et d’endommagement du jonc. Ce dernier peut alors être réutilisé après montage et démontage. Il est par exemple possible de réduire par un facteur 2,5 les contraintes maximales au sein du jonc et de réduire par un facteur 10 l’effort nécessaire pour assurer le montage et le démontage du jonc autour de l’axe. L’amélioration de la capacité de déformation du jonc permet également de réduire les tolérances dimensionnelles de fabrication, et limiter ainsi les coûts de fabrication d’un tel jonc. Par ailleurs, la zone creuse permet de limiter la masse du jonc. Le plan axial médian est le plan passant par le centre du jonc et s’étendant selon l’axe du jonc. La masse du jonc peut par exemple être réduire de 10 à 20 % par rapport à l’art antérieur. La zone creuse peut s’étendre circonférentiellement sur au moins 50% de l’extension circonférentielle du jonc. Dans le cas où le jonc comporte plusieurs zones en creux, c’est la somme des extensions circonférentielles desdites zones en creux qui peut s’étendre circonférentiellement sur au moins 50% de l’extension circonférentielle du jonc. La zone creuse, ou l’ensemble des zones en creux, peut s’étendre sur au moins 180°. La zone creuse peut déboucher axialement de part et d’autre du jonc. Ainsi, au niveau de la zone creuse, le jonc comporte une partie radialement externe et une partie radialement interne, séparées radialement l’une de l’autre par la zone creuse. En variante, la zone creuse débouche axialement d’un côté seulement du jonc. La zone creuse est alors dite borgne. Le jonc peut s’étendre circonférentiellement de part et d’autre d’un plan axial médian. Le jonc peut être au moins en partie symétrique par rapport au plan axial médian. La première partie et la seconde partie du jonc peuvent être situées au niveau du plan axial médian. La première partie et la seconde partie du jonc peuvent être traversées par le plan axial médian Les extrémités circonférentielles du jonc peuvent comporter des zones de préhension. Les zones de préhension permettent de faciliter la préhension du jonc en vue de le déformer lors de son montage ou son démontage. Chaque zone de préhension peut comporter au moins un trou ou un logement, destiné à l’insertion d’un outillage de préhension. Chaque extrémité circonférentielle du jonc peut comporter une partie d’équilibrage reliée aux première et seconde parties du jonc par une partie de liaison, la section transversale de chaque partie d’équilibrage étant supérieure à la section transversale de la partie de liaison correspondante. La section transversale du jonc peut être prise dans un plan axial du jonc. Chaque partie d’équilibrage est ainsi une partie massive, apte à équilibrer les premières et seconde partie notamment du jonc, de façon à limiter les vibrations en fonctionnement, en particulier dans le cas où le jonc est monté sur un rotor de la turbomachine. Les zones de préhension peuvent être formées dans les parties d’équilibrage du jonc. La première partie et/ou la seconde partie du jonc peuvent présenter des zones en saillie ou en creux. La première partie et/ou la seconde partie du jonc peuvent s’étendre axialement ou radialement. Les parties d’équilibrage peuvent s’étendre dans un plan radial et/ou dans un plan axial. Les parties d’équilibrage peuvent être courbes et s’étendre circonférentiellement par rapport à l’axe du jonc. L’invention concerne également un ensemble pour une turbomachine comportant une première pièce et une seconde pièce couplées en rotation l’une par rapport à l’autre par l’intermédiaire d’un jonc d’assemblage du type précité. La première pièce et la seconde pièce peuvent appartenir à un rotor de turbomachine, par exemple au niveau de la turbine, notamment de la turbine haute pression. Le jonc peut être immobilisé axialement en position par rapport à la première pièce et/ou par rapport à la seconde pièce. Le jonc peut être logé, au moins en partie, dans une gorge de la première pièce et/ou dans une gorge de la seconde pièce. L’invention concerne également une turbomachine comportant au moins un ensemble du type précité. La turbomachine peut être un turboréacteur ou une turbomachine d’avion. L’invention peut également concerner un aéronef comportant au moins une turbomachine du type précitée. Brève description des figures est une vue en coupe d’une partie d’une turbomachine de l’art antérieur, est une vue de détail et en coupe d’une partie d’un ensemble selon une première forme de réalisation de l’invention, est une vue en perspective d’une partie de l’ensemble, est une vue de face du jonc dans le cadre de la première forme de réalisation de l’invention, est une vue de détail d’une partie de la figure 4, est une vue en perspective d’une partie du jonc, est une vue de détail et en coupe d’une partie d’un ensemble selon une seconde forme de réalisation de l’invention, est une vue en perspective d’une partie de l’ensemble, est une vue en perspective du jonc, est une vue de détail d’une partie de la figure 9. Description détaillée de l’invention Les figures 2 à 6 illustrent un ensemble 1 et un jonc 2 selon une première forme de réalisation de l’invention. L’ensemble 1 comporte une première pièce 3 et une seconde pièce 4 de turbomachine, formées par exemple par un tourillon 3 et par un écrou 4 de palier d’une turbine haute pression. Les pièces 3, 4 sont annulaires et s’étendent selon l’axe X de la turbomachine, la seconde pièce 4 étant située radialement à l’extérieur de la première pièce 3. La première pièce 3 comporte des dents 5 s’étendant axialement vers l’aval et régulièrement réparties sur la circonférence. La seconde pièce 4 comporte des dents 6 s’étendant axialement vers l’aval et régulièrement réparties sur la circonférence. Une gorge 7 est formée au niveau de la surface radialement interne des dents 6. L’ensemble 1 comporte en outre un jonc annulaire 2 s’étendant autour d’un axe sur une partie de la circonférence, par exemple sur une plage angulaire inférieure à 340°, à la manière d’un jonc fendu. Le jonc 2 est symétrique par rapport à un plan axial médian P (figure 4) et comporte une première partie 8 en saillie venant s’intercaler entre les dents 5 de la première pièce 3 et une seconde partie 9 en saillie venant s’intercaler entre les dents 6 de la seconde pièce 4. La première partie 8 et la seconde partie 9 sont situées au niveau d’une zone médiane 10 du jonc 2, en particulier dans le plan médian de symétrie P du jonc 2. La première partie 8 s’étend radialement vers l’intérieur depuis la zone médiane 10 du jonc 2. La seconde partie 9 s’étend axialement, ici vers l’amont, depuis la zone médiane 10 du jonc 2. Bien entendu, chaque partie 8, 9 peut venir se loger dans tout type de logement, que ce soit entre deux dents adjacentes 5, 6 des pièces 3, 4 ou dans un logement unique de chaque pièce, les dimensions et la forme du logement étant alors complémentaires à la partie 8, 9 correspondante du jonc 2. La zone médiane 10 est reliée à une première partie d’équilibrage 11 et à une seconde partie d’équilibrage 11, respectivement par l’intermédiaire d’une première zone de liaison 12 et d’une seconde zone de liaison 12. La section de chaque partie d’équilibrage 11 étant supérieure à la section de la partie de liaison 12 correspondante. Chaque partie d’équilibrage 11 s’étend circonférentiellement sur une plage angulaire supérieure à 10° par exemple. Chaque partie d’équilibrage 11 est sensiblement plane et s’étend dans un plan radial. Chaque partie d’équilibrage 11 comporte un trou de préhension 13. Chaque trou de préhension 13 traverse axialement la partie d’équilibrage dans laquelle il est formé. Chaque partie de liaison 12 s’étend circonférentiellement entre une partie d’équilibrage et le plan médian P du jonc. Chaque partie de liaison 12 comporte une zone creuse 14 s’étendant circonférentiellement depuis la zone médiane 10 sur toute la partie de liaison 12 et débordant sur une partie de la partie d’équilibrage 11. Chaque zone creuse 14 s’étend ainsi par exemple sur une plage angulaire supérieure à 180° par exemple. Chaque zone creuse comporte une largeur, c’est-à-dire une dimension radiale supérieure à 1 mm par exemple. Chaque zone creuse 14 débouche axialement de part et d’autre du jonc 2. Les deux zones en creux 14 sont séparées circonférentiellement l’une de l’autre par la zone médiane 10. Les extrémités circonférentielles 15 des zones en creux 14 peuvent être arrondies de façon à limiter les concentrations de contraintes. Chaque partie de liaison 12 comporte une partie radialement externe 12a et une partie radialement externe 12b séparées radialement l’une de l’autre par la zone creuse 14 correspondante. Le bord radialement externe des parties de liaison 12 et des parties d’équilibrage 11 est engagé dans la gorge 7 de la seconde pièce 4, en position de montage. Le jonc 2 permet de bloquer en rotation la seconde pièce 4, dans ce cas l’écrou 4, par rapport à la première pièce 3, dans ce cas le tourillon 3, par engagement de la première partie 8 entre les dents 5 de la première pièce 3 et par engagement de la seconde partie 9 entre les dents 5 de la seconde pièce 4. Le jonc 2 est par ailleurs élastiquement déformable entre une position de fonctionnement, illustrée aux figures, dans laquelle le jonc 2 présente un premier diamètre, et une position de montage ou de démontage dans laquelle le jonc 2 est contraint et présente un second diamètre, inférieur au premier diamètre, de manière à permettre son montage ou son démontage hors de la gorge 7, par translation axiale, une fois contraint dans cette position. Pour cela, un opérateur insère un outillage dans les trous de préhension 13 des parties d’équilibrage 11 et contraint le jonc 2 en rapprochant les parties d’équilibrage 13 ou extrémités circonférentielles l’une de l’autre. Les figures 7 à 10 illustrent un ensemble 1 et un jonc 2 selon une seconde forme de réalisation de l’invention. Dans cette forme de réalisation, le jonc 2 permet d’assurer un couplage en rotation entre un fourreau 3 et un tourillon 4 d’un rotor de turbine. Le jonc 2 comportant une première partie 8 radialement interne, s’étendant axialement vers l’amont et engagé entre des dents 5 du fourreau 3. Le jonc 2 comporte en outre une seconde partie 9 radialement externe, s’étendant axialement vers l’aval et engagé dans un logement 6a (figure 8) du tourillon 4, le logement 6a étant formé par une encoche ménagée dans un rebord radial 6 du tourillon 4. La dimension radiale de chaque partie 8, 9 peut varier en fonction des applications et des contraintes d’équilibrage par exemple. Dans cette forme de réalisation, le jonc ne comporte qu’une seule zone creuse 14 s’étendant de part et d’autre du plan radial médian P, sur une plage angulaire supérieure à 180°. Par ailleurs, chaque partie d’équilibrage 11 s’étend circonférentiellement mais aussi axialement, d’un côté ou de part et d’autre des parties de liaison 12 du jonc 2. Les trous de préhension 13 ménagés dans les parties d’équilibrage 11 sont orientés radialement. Les rayons des zones d’extrémités courbes 15 sont également plus importants que dans le cas de la forme de réalisation décrite en référence aux figures 2 à 6. Comme indiqué précédemment, dans chacune des formes de réalisation décrites précédemment, la présence des zones en creux 14 permet de limiter les contraintes mécaniques dans le jonc 2 et de faciliter sa déformation lors des étapes de montage et de démontage du jonc 2. L’amélioration de la capacité de déformation du jonc 2 permet également de réduire les tolérances dimensionnelles de fabrication, et limiter ainsi les coûts de fabrication d’un tel jonc 2. Par ailleurs, les zones en creux 14 permettent de limiter la masse du jonc 2. Jonc (2) d’assemblage s’étendant circonférentiellement autour d’un axe (X), ledit jonc (2) étant destiné au couplage en rotation d’une première pièce (3) et d’une seconde pièce (4) d’une turbomachine, caractérisé en ce que le jonc (2) comporte une première partie (8) d’accouplement coopérant par emboitement avec la première pièce (3), et une seconde partie (9) d’accouplement coopérant par emboitement avec la seconde pièce (4), de façon à assurer le couplage en rotation de la première pièce (3) par rapport à la seconde pièce (4), ledit jonc (2) étant élastiquement déformable entre une position de fonctionnement dans laquelle ledit jonc (2) présente un premier diamètre et une position de montage ou de démontage dans laquelle ledit jonc (2) présente un second diamètre, inférieur ou supérieur au premier diamètre, le jonc (2) présentant un plan axial médian (P) et comportant au moins une zone creuse (14) qui s’étend circonférentiellement de part et d’autre du plan axial médian (P). Jonc (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone creuse (14) s’étend circonférentiellement sur au moins 50% de l’extension circonférentielle du jonc (2) autour de l’axe (X). Jonc (2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la zone creuse (14) débouche axialement de part et d’autre du jonc (2). Jonc (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le jonc (2) est au moins en partie symétrique par rapport au plan axial médian (P). Jonc (2) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la première partie (8) et la seconde partie (9) du jonc (2) sont traversées par le plan axial médian (P). Jonc (2) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les extrémités circonférentielles du jonc (2) comportent des zones de préhension (11, 13). Jonc (2) selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque zone de préhension (11) comporte au moins un trou (13) ou un logement, destiné à l’insertion d’un outillage de préhension. Jonc (2) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque extrémité circonférentielle du jonc (2) comporte une partie d’équilibrage (11) reliée aux première et seconde parties (8, 9) du jonc (2) par une partie de liaison (12), la section transversale de chaque partie d’équilibrage (11) étant supérieure à la section transversale de la partie de liaison (12) correspondante. Ensemble (1) pour une turbomachine comportant une première pièce (3) et une seconde pièce (4) couplées en rotation l’une par rapport à l’autre par l’intermédiaire d’un jonc (2) d’assemblage selon l’une des revendications 1 à 8.