Brevet FR3101945A1 — publié le 20210416

L’invention concerne un dispositif d’indexation angulaire d’une roue à aubes. Le dispositif d’indexation angulaire (2A) se caractérise en ce qu’il comprend : - un heurtoir (4) monté sur un arbre mécanique (6), le heurtoir (4) étant apte à s’insérer, au moins partiellement, entre deux ailettes (54) adjacentes d’une roue à aubes (50) pour stopper son pivotement ; et - des moyens de déplacement (22) de l’arbre mécanique (6) le long d’un trajet compris entre une position de blocage (28) et une position de déblocage (32) ; et - une butée mécanique (26) empêchant l’arbre mécanique (6) d’aller au-delà de la position de blocage (28) ; et - des moyens de rappel (30) de l’arbre mécanique (6) lorsqu’il s’écarte d’une position initiale comprise entre la position de blocage (28) et la position de déblocage (32). Figure 3 Dispositif d’indexation angulaire d’une roue à aubes Domaine technique auquel se rapporte l'invention La présente invention concerne un dispositif d’indexation angulaire d’une roue à aubes Arrière-plan technologique Habituellement, les roues à aubes employées pour réaliser des turbocompresseurs pour véhicules terrestres sont réalisées par fonderie. Leur surface d’aspect brut ne permet pas un soudage précis des roues à aubes à l’extrémité d’un arbre mécanique. De ce fait, le centre d’inertie de la pièce soudée, constituée de la roue à aubes maintenue à l’extrémité de l’arbre mécanique, est généralement décalé par rapport à l’axe longitudinal de l’arbre mécanique. C’est pourquoi il est nécessaire de contrôler la valeur de ce décalage que l’on nomme balourd, pour chaque pièce soudée afin de s’assurer que cette valeur est comprise dans une plage de tolérance souhaitée. Dans le cas contraire, une opération d’équilibrage est nécessaire. Cette opération consiste à retirer ou à appliquer une quantité de matière au niveau de la roue à aubes, afin que l’écart entre l’axe d’inertie de la pièce soudée et l’axe de rotation de l’arbre mécanique soit compris dans la plage de tolérance recherchée. Les étapes de mesure du balourd et d’équilibrage sont réalisées sur deux postes distincts, en raison de la spécificité des instruments pour réaliser chacune de ces tâches. En d’autres termes, la pièce soudée doit être déplacée d’un poste de mesure à un poste d’équilibrage. Pour obtenir un équilibrage précis de la pièce soudée, il est indispensable de déterminer une référence angulaire sur la roue à aubes, afin d’identifier de façon certaine lors de l’étape d’équilibrage, la zone de matière à retirer par rapport au balourd mesuré. Généralement, la référence angulaire est matérialisée par une marque de peinture apposée sur une ailette de la roue à aubes. Cette méthode présente l’inconvénient de déséquilibrer la pièce soudée lorsque la marque se désagrège. Une alternative consiste alors à utiliser un dispositif de référencement angulaire, configuré pour détecter sans contact, à l’aide d’un capteur optique par exemple, le passage de chaque ailette lors du pivotement de la roue à aubes lors de la mesure de son balourd. La première ailette détectée par le capteur sans contact sert par la suite de référence angulaire lors de l’opération d’équilibrage. Afin de réduire le temps de présence de la pièce soudée au niveau du poste de mesure, une étape d’indexage de la roue à aubes est mise en œuvre après la mesure du balourd. L’étape d’indexage consiste à stopper rapidement le pivotement de la pièce soudée à l’aide d’une roue de blocage. Plus précisément, la roue de blocage est montée libre en rotation autour d’un arbre mécanique, de sorte à pivoter sur elle-même lorsqu’elle heurte une ailette de la roue à aubes afin de réduire les risques d’endommagement des ailettes. L’arbre mécanique est maintenu par un levier, apte à basculer entre une position de retrait et une position de blocage. Entre ces deux positions, la roue de blocage se déplace dans un plan radial à l’axe de pivotement de la roue à aubes. En position de blocage, la roue de blocage prend appui contre la roue à aubes et des moyens élastiques permettent au levier de basculer en retrait de la roue à aubes, afin d’absorber une partie de l’énergie engendrée lorsque la roue de blocage heurte une ailette de la roue à aubes. Les inventeurs ont constaté que la roue de blocage peut parfois heurter violemment une ailette de la roue à aubes, provoquant une inversion du sens de rotation de la pièce soudée ainsi qu’un mouvement de recul de forte ampleur du levier. Plusieurs ailettes peuvent alors défiler devant le capteur optique avant que le levier revienne à sa position de blocage. Or, pour des raisons économiques, le capteur optique n’est pas configuré pour détecter une inversion du sens de rotation de la roue à aubes. En d’autres termes, chaque ailette passant devant le capteur est assimilée à une rotation de la roue à aubes selon un seul et unique sens. De ce fait, un décalage se produit entre la position réelle du balourd et sa position supposée par rapport à l’ailette de référence. Ce décalage se traduit par un retrait de matière inapproprié lors de l’étape d’équilibrage, susceptible d’endommager de façon définitive la pièce soudée. L’invention vise ainsi à résoudre ce problème, en proposant un dispositif d’indexation angulaire empêchant un inversement du sens de pivotement d’une roue à aubes lors de son indexage. Objet de l’invention Pour cela, l’invention propose un dispositif d’indexation angulaire d’une roue à aubes remarquable en ce qu’il comprend : - un heurtoir monté sur un arbre mécanique, le heurtoir étant apte à s’insérer, au moins partiellement, entre deux ailettes adjacentes d’une roue à aubes pour stopper son pivotement ; et - des moyens de déplacement de l’arbre mécanique le long d’un trajet compris entre une position de blocage et une position de déblocage ; et - une butée mécanique empêchant l’arbre mécanique d’aller au-delà de la position de blocage ; et - des moyens de rappel de l’arbre mécanique lorsqu’il s’écarte d’une position initiale comprise entre la position de blocage et la position de déblocage. Le dispositif d’indexation selon l’invention est configuré pour permettre le passage des ailettes d’une roue à aubes, lorsque la roue à aubes pivote dans un sens normal de rotation et d’empêcher le passage d’une ailette lorsque la roue à aubes pivote dans un sens inverse au sens normal de rotation. Le dispositif d’indexation permet ainsi de prévenir d’une erreur d’indexage de la roue à aubes, et donc d’améliorer un procédé d’équilibrage de la roue à aubes tel que décrit ci-dessus. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le heurtoir comprend une roue de blocage tournant librement autour d’un axe de pivotement, parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe longitudinal de l’arbre mécanique. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le heurtoir comprend une roue de blocage liée de manière immobile à un axe de pivotement, parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe longitudinal de l’arbre mécanique. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, l’écart entre la position de blocage et la position initiale de l’arbre mécanique est égal ou inférieur à 1 cm. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, les moyens de rappel comprennent un ressort, agencé de manière à maintenir l’arbre mécanique contre la butée mécanique lorsque le ressort est au repos. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le trajet le long duquel l’arbre mécanique se déplace est compris dans un plan normal ou sensiblement normal à l’axe longitudinal de l’arbre mécanique. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le trajet le long duquel l’arbre mécanique se déplace est de forme elliptique. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le trajet le long duquel l’arbre mécanique se déplace est de forme rectiligne. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, les moyens de déplacement de l’arbre mécanique sont maintenus à un support mobile, le support mobile étant configuré pour positionner le heurtoir en retrait d’une roue à aubes puis entre deux ailettes adjacentes de ladite roue à aubes. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, les mouvements du support mobile sont asservis par une unité de commande. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, l’unité de commande est connectée à des moyens de mesure de la vitesse de rotation d’une roue à aubes, et en ce que l’unité de commande est configurée pour mouvoir le support mobile afin de positionner, au moins partiellement le heurtoir, entre deux ailettes adjacentes de la roue à aubes, lorsque la vitesse de pivotement de la roue à aubes est égale ou inférieure à 1 000 tours par minute, de préférence de l’ordre de 800 tours par minute. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation mentionnées ci-dessus peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. L’invention porte également sur un dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes comprenant des moyens de mise en rotation de la roue à aubes, selon un sens normal de rotation et un dispositif d’indexation angulaire tel que décrit ci-dessus. Par exemple, le dispositif de mise en rotation est adapté pour faire pivoter une roue à aubes liées à un arbre mécanique ou bien une roue à aubes possédant un alésage destiné à recevoir un arbre mécanique. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’indexation angulaire est agencé de sorte que la position de blocage du heurtoir est plus proche de la roue à aubes que la position de déblocage. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’indexation angulaire est agencé de sorte que la roue à aubes puisse déplacer la roue de blocage en direction de sa position de déblocage, lorsque la roue à aubes pivote dans un sens normal de rotation, et la roue de blocage bloque le pivotement de la roue à aubes lorsque la roue à aubes pivote dans un sens inverse au sens normal de rotation. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, les positions de blocage et de déblocage du heurtoir définissent une droite formant entre 10° et 90°, de préférence de l’ordre de 30° à 60°, avec un plan radial à la roue à aubes ou une droite radiale à la roue à aubes. L’invention porte également sur un dispositif de mesure du balourd d’une roue à aubes, comprenant un dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes tel que décrit ci-dessus. Description des figures L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisations préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : représente une vue schématique et de côté d’un premier mode de réalisation d’un dispositif d’indexation angulaire selon l’invention ; représente une vue schématique et de dessus du dispositif d’indexation angulaire illustré par la figure 1, en position de blocage ; représente une vue schématique et de dessus du dispositif d’indexation angulaire illustré par la figure 2, en position de déblocage ; représente une vue schématique et de dessus d’un deuxième mode de réalisation d’un dispositif d’indexation angulaire selon l’invention, en position de blocage ; représente une vue schématique et de dessus du dispositif d’indexation angulaire illustré par la figure 4, en position de déblocage ; représente une vue schématique et de dessus d’un premier mode de réalisation d’un dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes, comprenant un dispositif d’indexation angulaire comme illustré par la figure 2, le dispositif d’indexation angulaire étant en position passive ; représente une vue schématique et de dessus du dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes illustré par la figure 6, le dispositif d’indexation angulaire étant en position active ; représente une vue schématique et de dessus du dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes illustré par la figure 7, le dispositif d’indexation angulaire étant en position active et sa roue de blocage étant déplacée par une ailette de la roue à aubes ; représente une vue schématique et de dessus du dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes illustré par la figure 7, le dispositif d’indexation angulaire étant en position active et sa roue de blocage s’opposant au passage d’une ailette de la roue à aubes ; représente une vue schématique et de dessus d’un deuxième mode de réalisation d’un dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes, comprenant un dispositif d’indexation angulaire comme illustré par la figure 2, le dispositif d’indexation angulaire étant en position passive ; représente une vue schématique et de dessus d’un deuxième mode de réalisation d’un dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes, comprenant un dispositif d’indexation angulaire comme illustré par la figure 2, le dispositif d’indexation angulaire étant en position active ; représente une vue schématique et de dessus d’un troisième mode de réalisation d’un dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes, comprenant un dispositif d’indexation angulaire comme illustré par la figure 4, le dispositif d’indexation angulaire étant en position passive ; représente une vue schématique et de dessus du dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes illustré par la figure 12, le dispositif d’indexation angulaire étant en position active ; représente une vue schématique et de dessus du dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes illustré par la figure 12, le dispositif d’indexation angulaire étant en position active et sa roue de blocage étant déplacée par une ailette de la roue à aubes ; représente une vue schématique et de dessus du dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes illustré par la figure 12, le dispositif d’indexation angulaire étant en position active et sa roue de blocage s’opposant au passage d’une ailette de la roue à aubes ; représente une vue schématique et de dessus d’un quatrième mode de réalisation d’un dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes, comprenant un dispositif d’indexation angulaire comme illustré par la figure 4, le dispositif d’indexation angulaire étant en position active ; représente une vue schématique et de dessus d’un quatrième mode de réalisation d’un dispositif de mise en rotation d’une roue à aubes, comprenant un dispositif d’indexation angulaire comme illustré par la figure 4, le dispositif d’indexation angulaire étant en position passive. Dispositif d’indexation angulaire (2A, 2B) d’une roue à aubes , caractérisé en ce qu’il comprend : - un heurtoir (4) monté sur un arbre mécanique (6), le heurtoir (4) étant apte à s’insérer, au moins partiellement, entre deux ailettes (54) adjacentes d’une roue à aubes (50) pour stopper son pivotement ; et - des moyens de déplacement (22, 42) de l’arbre mécanique (6) le long d’un trajet compris entre une position de blocage (28, 28B) et une position de déblocage (32, 32B) ; et - une butée mécanique (26) empêchant l’arbre mécanique (6) d’aller au-delà de la position de blocage (28, 28B) ; et - des moyens de rappel (30) de l’arbre mécanique (6) lorsqu’il s’écarte d’une position initiale comprise entre la position de blocage (28, 28B) et la position de déblocage (32, 32B). Dispositif d’indexation angulaire (2A, 2B) d’une roue à aubes (50) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le heurtoir (4) comprend une roue de blocage (8) tournant librement autour d’un axe de pivotement (18) parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe longitudinal de l’arbre mécanique (6). Dispositif d’indexation angulaire (2A, 2B) d’une roue à aubes (50) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’écart entre la position de blocage (28, 28B) et la position initiale de l’arbre mécanique (6) est égal ou inférieur à 1 cm. Dispositif d’indexation angulaire (2A, 2B) d’une roue à aubes (50) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de rappel (30) comprennent un ressort, agencé de manière à maintenir l’arbre mécanique (6) contre la butée mécanique (26) lorsque le ressort est au repos. Dispositif d’indexation angulaire (2A, 2B) d’une roue à aubes (50) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le trajet le long duquel l’arbre mécanique (6) se déplace est compris dans un plan normal ou sensiblement normal à l’axe longitudinal de l’arbre mécanique (6). Dispositif d’indexation angulaire (2A) d’une roue à aubes (50) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le trajet le long duquel l’arbre mécanique (6) se déplace est de forme elliptique. Dispositif d’indexation angulaire (2B) d’une roue à aubes (50) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le trajet le long duquel l’arbre mécanique (6) se déplace est de forme rectiligne. Dispositif d’indexation angulaire (2A, 2B) d’une roue à aubes (50) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (22, 42) de l’arbre mécanique (6) sont maintenus à un support mobile (56), le support mobile (56) étant configuré pour positionner le heurtoir (4) en retrait d’une roue à aubes (50) puis entre deux ailettes (54) adjacentes de ladite roue à aubes (50). Dispositif d’indexation angulaire (2A, 2B) d’une roue à aubes (50) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les mouvements du support mobile (56) sont asservis par une unité de commande. Dispositif d’indexation angulaire (2A, 2B) d’une roue à aubes (50) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’unité de commande est connectée à des moyens de mesure de la vitesse de rotation d’une roue à aubes (50), et en ce que l’unité de commande est configurée pour mouvoir le support mobile (56) afin de positionner, au moins partiellement le heurtoir (4), entre deux ailettes (54) adjacentes de la roue à aubes (50), lorsque la vitesse de pivotement de la roue à aubes (50) est égale ou inférieure à 1 000 tours par minute, de préférence de l’ordre de 800 tours par minute. Dispositif de mise en rotation (46A, 46B, 46C, 46D) d’une roue à aubes (50) comprenant des moyens de mise en rotation (48, 52) de la roue à aubes (50) selon un sens normal de rotation, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif d’indexation angulaire (2A, 2B) selon la revendication précédente. Dispositif de mise en rotation (46A, 46B, 46C, 46D) d’une roue à aubes (50) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif d’indexation angulaire (2A, 2B) est agencé de sorte que la position de blocage (28, 28B) du heurtoir (4) est plus proche de la roue à aubes (50) que la position de déblocage (32, 32B). Dispositif de mise en rotation (46A, 46B, 46C, 46D) d’une roue à aubes (50) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif d’indexation angulaire (2A, 2B) est agencé de sorte que la roue à aubes (50) puisse déplacer la roue de blocage (8) en direction de sa position de déblocage, lorsque la roue à aubes (50) pivote dans un sens normal de rotation, et en ce que la roue de blocage (8) bloque le pivotement de la roue à aubes lorsque la roue à aubes pivote dans un sens inverse au sens normal de rotation. Dispositif de mise en rotation (46C, 46D) d’une roue à aubes (50) selon la revendication 12, caractérisé en ce que les positions de blocage et de déblocage du heurtoir (4) définissent une droite formant entre 10° et 90°, de préférence de l’ordre de 30° à 60°, avec un plan radial à la roue à aubes (50) ou une droite radiale à la roue à aubes (50). Dispositif de mesure du balourd d’une roue à aubes (50) comprenant un dispositif de mise en rotation (46A, 46B, 46C, 46D) d’une roue à aubes (50) selon la revendication 14.