Brevet FR3128264A1 — publié le 20230421

Dispositif et procédé améliorés pour le centrage d’ensemble annulaire de réducteur planétaire Ensemble annulaire pour réducteur planétaire s’étendant autour d’un axe central, comprenant une première pièce annulaire (110) ayant une première bride (112), et une deuxième pièce annulaire (120) ayant une deuxième bride (122) fixée à la première bride par l’intermédiaire de moyens de fixation (130) traversant des alésages (116, 126) répartis circonférentiellement autour de l’axe central et traversant la première bride et la deuxième bride, la première bride (112) comprenant au moins un premier moyen de positionnement angulaire (114) et la deuxième bride (122) comprenant au moins un deuxième moyen de positionnement angulaire (124) associé à l’au moins un premier moyen de positionnement angulaire (114), le premier et le deuxième moyen de positionnement angulaire étant distincts des moyens de fixation et des alésages, et une surface du premier moyen de positionnement angulaire (114) étant en contact avec une surface du deuxième moyen de positionnement angulaire (124) dans une direction azimutale. Figure pour l’abrégé : Fig. 3. Dispositif et procédé améliorés pour le centrage d’ensemble annulaire de réducteur planétaire Le présent exposé concerne le domaine des réducteurs mécaniques planétaires pour turbomachines d’aéronef notamment. En particulier, le présent exposé concerne un ensemble annulaire pour réducteur planétaire, et un procédé de fabrication d’un tel ensemble. Les réducteurs mécaniques sont couramment utilisés en mécanique, notamment dans le domaine de l’aéronautique. Leur rôle est de modifier le rapport de vitesse et de couple entre un axe d’entrée et un axe de sortie d’un système mécanique. Les nouvelles générations de turbomachines à plusieurs flux, notamment celles ayant un haut taux de dilution, comportent un réducteur mécanique pour entraîner l’arbre d’une soufflante ou d’une hélice. De manière usuelle, le réducteur permet de transformer la vitesse de rotation, dite rapide, de l’arbre d’une turbine de puissance, en une vitesse de rotation plus lente pour l’arbre entraînant la soufflante. Un tel réducteur comprend classiquement un pignon central, dit « pignon solaire », une couronne externe, et des pignons, dits « pignons satellites », qui sont en prise entre le pignon solaire et la couronne externe. Les pignons satellites sont maintenus par un châssis appelé porte-satellites. Le pignon solaire, la couronne externe et le porte-satellites sont des organes planétaires, car leurs axes de révolution coïncident avec l’axe longitudinal de la turbomachine. En revanche, les pignons satellites ont chacun un axe de révolution différents de l’axe de révolution de la turbomachine, et répartis à intervalles réguliers sur le même diamètre de fonctionnement autour, de l’axe des roues planétaires. Ces axes des pignons satellites sont parallèles à l’axe longitudinal de la turbomachine. Par ailleurs, un tel réducteur comprend généralement des assemblages de pièces annulaires fixées entre elles via des liaisons bridées. Par exemple, le porte-satellites peut être relié à un carter de stator de la turbomachine par un support flexible. Ce support flexible peut être élastique et conçu pour conférer une souplesse en direction axiale, radiale et en torsion à la liaison entre le porte-satellites et le carter. Cette liaison souple assure également une transmission des efforts entre le porte-satellites et le carter. Un aspect essentiel lors de la fabrication de ces assemblages est le centrage des différentes pièces annulaires entre elles. Or, le perçage des alésages dans les liaisons bridées de chaque pièce annulaire implique des tolérances de positionnement pour chacun de ces alésages, pouvant nuire à la précision du centrage des brides entre elles, notamment lorsque les alésages respectifs de chaque bride ne sont pas disposés en vis-à-vis les uns des autres de manière suffisamment précise. Ces imprécisions peuvent également impliquer un défaut d’homogénéité de la répartition des efforts sur les vis lors du fonctionnement du réducteur, notamment des efforts locaux plus importants sur certaines vis en cas de glissement d’une bride dû à une surcharge. Il existe donc un besoin pour une solution permettant de palier au moins en partie les inconvénients précités. Le présent exposé concerne un ensemble annulaire pour réducteur planétaire s’étendant autour d’un axe central, comprenant une première pièce annulaire ayant une première bride, et une deuxième pièce annulaire ayant une deuxième bride fixée à la première bride par l’intermédiaire de moyens de fixation traversant des alésages répartis circonférentiellement autour de l’axe central et traversant la première bride et la deuxième bride, la première bride comprenant au moins un premier moyen de positionnement angulaire et la deuxième bride comprenant au moins un deuxième moyen de positionnement angulaire associé à l’au moins un premier moyen de positionnement angulaire, le premier moyen de positionnement angulaire (114) et le deuxième moyen de positionnement angulaire (124) étant distincts des moyens de fixation et des alésages, et une surface du premier moyen de positionnement angulaire étant en contact avec une surface du deuxième moyen de positionnement angulaire dans une direction azimutale. Dans le présent exposé, les termes « radial », « axial », « azimutal », « circonférentiel » et leurs dérivés s’entendent par rapport à l’axe central de l’ensemble annulaire. En particulier, la direction azimutale est une direction « tournant autour » de l’axe central. Par ailleurs, la première pièce annulaire et la deuxième pièce annulaire sont de préférence axisymétriques autour de l’axe central. On comprend que chacune de la première bride et de la deuxième bride comprend des alésages disposés respectivement en vis-à-vis les uns des autres, de telle sorte que les moyens de fixation, par exemple des boulons ou des ensembles vis-écrou, passent à travers la première bride et la deuxième bride via ces alésages, de manière à serrer la première bride et la deuxième bride l’une contre l’autre. Compte tenu du fait qu’une surface du premier moyen de positionnement angulaire est en contact, en d’autres termes en butée, avec une surface du deuxième moyen de positionnement angulaire, une rotation de la première bride par rapport à la deuxième bride dans la direction azimutale, dans un sens de rotation au moins, est empêchée. Un positionnement angulaire précis entre les différentes pièces annulaires est ainsi obtenu. Cela permet notamment d’améliorer la répartition des efforts exercés sur les moyens de fixation lors du fonctionnement du réducteur et de limiter le risque de surcharge locale sur les moyens de fixation. De plus, le contact entre les surfaces des moyens de positionnement permet de créer un chemin d’effort supplémentaire, allégeant par conséquent les efforts transitant à travers les moyens de fixation, ce qui permet de protéger ces derniers et d’améliorer leur durée de vie en conséquence. Dans certains modes de réalisation, la première bride comprend trois premiers moyens de positionnement angulaire, et la deuxième bride comprend trois deuxièmes moyens de positionnement angulaire associés chacun à un des premiers moyens de positionnement angulaire. On comprend dans cette configuration qu’une surface de chacun des premiers moyens de positionnement angulaire est en contact avec une surface d’un des deuxièmes moyens de positionnement angulaire. Il est ainsi possible d’améliorer davantage la précision du positionnement angulaire de la première pièce annulaire par rapport à la deuxième pièce angulaire, et donc la précision du centrage des brides entre elles. Il est également ainsi possible de créer des chemins d’effort supplémentaires, protégeant davantage les moyens de fixation. Dans certains modes de réalisation, le premier moyen de positionnement angulaire est une encoche radiale formée dans l’une de la première bride ou de la deuxième bride, et le deuxième moyen de positionnement angulaire est une protubérance axiale formée sur l’autre de la première bride ou de la deuxième bride, la protubérance axiale étant disposée dans l’encoche radiale. L’encoche radiale peut par exemple être formée depuis une extrémité radiale de la première bride. Par ailleurs, la protubérance axiale peut être une excroissance formée sur une face axiale de la deuxième bride, ladite face axiale étant disposée en vis-à-vis de la première bride, dans la direction axiale. On comprend ainsi que la première pièce annulaire et la deuxième pièce annulaire sont disposées l’une par rapport à l’autre de manière à ce que la protubérance axiale soit logée dans l’encoche radiale. En particulier, on comprend que la première et la deuxième pièce annulaire sont disposées l’une par rapport à l’autre dans la direction azimutale de telle sorte qu’une surface d’une paroi de la protubérance axiale soit en contact avec une surface d’une paroi de l’encoche radiale. Il est ainsi possible de former les moyens de positionnement angulaire par des artéfacts géométriques simples sur les première et deuxième brides. On notera que cette configuration des moyens de positionnement angulaire n’est pas limitative, d’autres géométries pouvant être envisagées. Ainsi, dans certains modes de réalisation, le premier moyen de positionnement angulaire est une protubérance radiale formée sur une extrémité radiale de la première bride, et le deuxième moyen de positionnement angulaire est une protubérance axiale formée sur la deuxième bride. De manière alternative, un orifice circulaire peut être formé axialement dans la première bride, à travers lequel est disposée une protubérance cylindrique s’étendant axialement depuis la face axiale de la deuxième bride. Dans certains modes de réalisation, la première bride comprend trois encoches radiales, et la deuxième bride comprend trois protubérances axiales disposées chacune dans une des trois encoches radiales. De manière alternative, les première et deuxième brides peuvent comprendre plus de trois encoches radiales et plus de trois protubérances axiales respectivement. Le fait d’augmenter le nombre d’encoches radiales et de protubérances axiales augmente la précision nécessaire pour fabriquer les pièces, mais améliore par conséquent la précision du positionnement des pièces entre elles. Dans certains modes de réalisation, la première pièce annulaire est un porte-cage de réducteur planétaire, et la deuxième pièce annulaire est un support flexible fixé au porte-cage et destiné à être fixé à un carter de stator. Dans certains modes de réalisation, les moyens de fixation sont des boulons axiaux, le premier et le deuxième moyen de positionnement angulaire étant disposés entre deux boulons axiaux circonférentiellement adjacents. Le présent exposé concerne également un réducteur planétaire comprenant un ensemble annulaire selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents. Le présent exposé concerne également un procédé de fabrication d’un ensemble annulaire pour réducteur planétaire s’étendant autour d’un axe central et comprenant une première pièce annulaire ayant une première bride, et une deuxième pièce annulaire ayant une deuxième bride destinée à être fixée à la première bride, le procédé comprenant : - la fabrication de la première pièce annulaire de manière à prévoir au moins un premier moyen de positionnement angulaire sur la première bride, et de la deuxième pièce annulaire de manière à prévoir au moins un deuxième moyen de positionnement angulaire sur la deuxième bride, - le positionnement axial dans lequel la première bride vient en contact avec la deuxième bride dans une direction axiale, - la rotation relative de la première pièce annulaire par rapport à la deuxième pièce annulaire de manière à ce qu’une surface du premier moyen de positionnement angulaire vienne en contact avec une surface du deuxième moyen de positionnement angulaire dans une direction azimutale, - le perçage d’alésages répartis circonférentiellement autour de l’axe central à travers la première bride et la deuxième bride et l’insertion de moyens de fixation dans les alésages, tout en maintenant un couple entre la première et la deuxième pièce annulaire de manière à maintenir la surface du premier moyen de positionnement angulaire et la surface du deuxième moyen de positionnement en contact l’une avec l’autre, le premier et le deuxième moyen de positionnement angulaire étant distincts des moyens de fixation et des alésages. On comprend, selon ce procédé, que lors du positionnement axial, la première pièce annulaire et la deuxième pièce annulaire sont déplacées relativement l’une par rapport à l’autre selon l’axe central, de telle sorte qu’une face axiale de la première bride vienne en contact avec une face axiale de la deuxième bride. Ensuite, la première pièce annulaire, par exemple, est mise en rotation autour de l’axe central de telle sorte que le premier moyen de positionnement angulaire se déplace dans la direction azimutale, jusqu’à ce qu’une surface de ce dernier vienne en contact, c’est-à-dire en butée, avec une surface du deuxième moyen de positionnement angulaire. On notera qu’il est également possible de maintenir la première pièce annulaire en position fixe, et de mettre en rotation la deuxième pièce annulaire par rapport à la première pièce annulaire, autour de l’axe central. Lorsque les surfaces respectives du premier et du deuxième moyen de positionnement angulaire sont en contact l’une avec l’autre, la première bride et la deuxième bride sont alors dans une position angulaire prédéterminée l’une par rapport à l’autre. Le maintien d’un couple entre la première et la deuxième pièce annulaire, de manière à maintenir ces surfaces en contact, permet de maintenir cette position angulaire prédéterminée des brides entre elles. Les alésages permettant de recevoir les moyens de fixation sont alors usinés à travers la première bride et la deuxième bride, tout en maintenant ce couple. Plus précisément, pour chaque alésage, un orifice axial est réalisé en une seule opération, à travers la première bride et la deuxième bride plaquées axialement l’une contre l’autre, les moyens de positionnement angulaire étant également plaqués les uns contre les autres dans la direction azimutale. Cette opération est réalisée de préférence sur toute la circonférence des brides, autour de l’axe central. On comprend par ailleurs par « distincts des moyens de fixation et des alésages », que les alésages sont usinés à travers les brides à des positions où les premier et deuxième moyens de positionnement angulaire ne se trouvent pas. Ainsi, contrairement à une configuration dans laquelle les alésages sont réalisés séparément sur chacune des pièces annulaires qui sont ensuite fixées l’une à l’autre en mettant en vis-à-vis chacun de leurs alésages respectivement, engendrant des incertitudes de positionnement, les deux brides sont, selon ce procédé, usinées ensembles, en une même opération, en maintenant une position angulaire prédéterminée entre celles-ci grâce aux moyens de positionnement angulaire. Ainsi, la précision du positionnement axial de chacun des alésages respectifs de la première et de la deuxième bride, en vis-à-vis les uns avec les autres, est significativement améliorée. Cela permet, par conséquent, d’améliorer le centrage des pièces annulaires l’une par rapport à l’autre. En outre, une meilleure répartition des efforts transitant à travers les moyens de fixation lorsque le réducteur est en fonctionnement est également permise, cette répartition étant en effet plus homogène. Comme indiqué précédemment, le contact entre les moyens de positionnement angulaire constitue également un chemin d’effort supplémentaire, permettant de diminuer les efforts transitant dans les moyens de fixation, et ainsi d’améliorer la tenue mécanique de ces derniers. Dans certains modes de réalisation, la première pièce annulaire et la deuxième pièce annulaire sont fabriquées par fabrication additive de manière à prévoir le au moins un premier moyen de positionnement angulaire et le au moins un deuxième moyen de positionnement angulaire. De manière alternative, les moyens de positionnement angulaire pourraient être réalisés après la fabrication des pièces annulaires, par exemple en usinant des encoches dans l’une des deux pièces annulaires, et en soudant des protubérances dans l’autre des deux pièces. Néanmoins, la fabrication additive constitue un moyen simple et peu couteux de réaliser les moyens de positionnement angulaire, en une seule opération lors de la fabrication des pièces annulaires elles-mêmes. Les moyens de positionnement angulaire étant ainsi formés en un seul et même bloc avec le reste des pièces annulaires, ce mode de fabrication permet ainsi également d’améliorer la rigidité des moyens de positionnement angulaire, et donc leur tenue mécanique. Dans certains modes de réalisation, le premier moyen de positionnement angulaire est une encoche radiale formée dans l’une de la première bride ou de la deuxième bride, et le deuxième moyen de positionnement angulaire est une protubérance axiale formée sur l’autre de la première bride ou de la deuxième bride, le positionnement axial comprenant la disposition de la protubérance axiale dans l’encoche radiale. En d’autres termes, les faces axiales respectives de la première et de la deuxième bride sont mises en contact l’une avec l’autre, en faisant en sorte que la protubérance axiale, présente sur la face axiale de la deuxième bride (par exemple), s’insère dans l’encoche radiale formée sur la première bride (par exemple). En outre, ces artéfacts géométriques formés sur les première et deuxième brides présentent l’avantage d’être simples à fabriquer, notamment par fabrication additive. Dans certains modes de réalisation, lors du perçage des alésages, un premier outillage maintient l’une de la première pièce annulaire ou de la deuxième pièce annulaire en position fixe, et un deuxième outillage maintient l’autre de la première pièce annulaire ou de la deuxième pièce annulaire en exerçant un couple sur celle-ci, de manière à maintenir lesdites surfaces des moyens de positionnement angulaire en contact l’une avec l’autre. On comprendra que le premier outillage et/ou le deuxième outillage permet également de maintenir la première bride et la deuxième bride plaquée axialement l’une contre l’autre. En outre, pendant que les premier et deuxième outillages maintiennent les pièces comme indiqué ci-dessus, un troisième outillage peut être utilisé pour percer successivement chacun des alésages à travers la première bride et la deuxième bride, en se déplaçant autour de l’axe central dans la direction azimutale. Après l’usinage des alésages par le troisième outillage, les moyens de fixation sont ensuite disposés dans les alésages, de manière à fixer la première pièce annulaire et la deuxième pièce annulaire entre elles. Cette opération est de préférence réalisée également pendant que les premier et deuxième outillages maintiennent les pièces comme indiqué ci-dessus. De manière alternative, la mise en place des moyens de fixation peut être effectuée alors que le deuxième outillage ne maintient plus le couple comme indiqué ci-dessus. L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles : La est un plan en coupe axiale d’une turbomachine comprenant un réducteur planétaire selon l’exposé, La représente une vue en perspective d’un ensemble annulaire selon l’exposé, La représente une vue détaillée de l’ensemble annulaire de la , La représente une vue en perspective d’un porte-cage fabriqué au cours d’un procédé selon l’exposé, La représente une vue détaillée du porte-cage de la , La représente une vue en perspective d’un support flexible fabriqué au cours d’un procédé selon l’exposé, La représente une vue détaillée du support flexible de la , La représente une vue en perspective d’un positionnement axial du porte-cage de la et du support flexible de la , La représente une vue en perspective d’une mise en rotation du porte-cage de la par rapport au support flexible de la , La représente schématiquement, dans une vue de face, le positionnement relatif des moyens de positionnement angulaire du porte-cage et du support flexible selon un mode de réalisation, La représente l’ensemble annulaire de la , après une étape de perçage d’alésages, La représente schématiquement les différentes étapes d’un procédé selon l’exposé, La représente schématiquement, dans une vue de face, le positionnement relatif des moyens de positionnement angulaire du porte-cage et du support flexible selon un mode de réalisation modifié. Ensemble annulaire (100) pour réducteur planétaire s’étendant autour d’un axe central (X), comprenant une première pièce annulaire (110) ayant une première bride (112), et une deuxième pièce annulaire (120) ayant une deuxième bride (122) fixée à la première bride par l’intermédiaire de moyens de fixation (130) traversant des alésages (116, 126) répartis circonférentiellement autour de l’axe central (X) et traversant la première bride et la deuxième bride, la première bride (112) comprenant au moins un premier moyen de positionnement angulaire (114) et la deuxième bride (122) comprenant au moins un deuxième moyen de positionnement angulaire (124) associé à l’au moins un premier moyen de positionnement angulaire (114), le premier moyen de positionnement angulaire (114) et le deuxième moyen de positionnement angulaire (124) étant distincts des moyens de fixation et des alésages, et une surface du premier moyen de positionnement angulaire (114) étant en contact avec une surface du deuxième moyen de positionnement angulaire (124) dans une direction azimutale. Ensemble annulaire (100) selon la revendication 1, dans lequel la première bride (112) comprend trois premiers moyens de positionnement angulaire (114), et la deuxième bride (122) comprend trois deuxièmes moyens de positionnement angulaire (124) associés chacun à un des premiers moyens de positionnement angulaire (114). Ensemble annulaire (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier moyen de positionnement angulaire (114) est une encoche radiale formée dans l’une de la première bride (112) ou de la deuxième bride (122), et le deuxième moyen de positionnement angulaire (124) est une protubérance axiale formée sur l’autre de la première bride (112) ou de la deuxième bride (122), la protubérance axiale étant disposée dans l’encoche radiale. Ensemble annulaire (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier moyen de positionnement angulaire est une protubérance radiale (114’) formée sur une extrémité radiale de la première bride (112), et le deuxième moyen de positionnement angulaire est une protubérance axiale (124’) formée sur la deuxième bride (122). Ensemble annulaire (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la première pièce annulaire (110) est un porte-cage de réducteur planétaire, et la deuxième pièce annulaire (120) est un support flexible fixé au porte-cage et destiné à être fixé à un carter de stator. Ensemble annulaire (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de fixation (130) sont des boulons axiaux, le premier et le deuxième moyen de positionnement angulaire (114, 124) étant disposés entre deux boulons axiaux circonférentiellement adjacents. Réducteur planétaire (10) comprenant un ensemble annulaire (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Procédé de fabrication d’un ensemble annulaire (100) pour réducteur planétaire s’étendant autour d’un axe central (X) et comprenant une première pièce annulaire (110) ayant une première bride (112), et une deuxième pièce annulaire (120) ayant une deuxième bride (120) destinée à être fixée à la première bride, le procédé comprenant : - la fabrication de la première pièce annulaire (110) de manière à prévoir au moins un premier moyen de positionnement angulaire (114) sur la première bride (112), et de la deuxième pièce annulaire (120) de manière à prévoir au moins un deuxième moyen de positionnement angulaire (124) sur la deuxième bride (122), - le positionnement axial dans lequel la première bride (112) vient en contact avec la deuxième bride (122) dans une direction axiale, - la rotation relative de la première pièce annulaire (110) par rapport à la deuxième pièce annulaire (120) de manière à ce qu’une surface du premier moyen de positionnement angulaire (114) vienne en contact avec une surface du deuxième moyen de positionnement angulaire (124) dans une direction azimutale, - le perçage d’alésages (116, 126) répartis circonférentiellement autour de l’axe central (X) à travers la première bride et la deuxième bride et l’insertion de moyens de fixation (130) dans les alésages, tout en maintenant un couple entre la première et la deuxième pièce annulaire (110, 120) de manière à maintenir la surface du premier moyen de positionnement angulaire (114) et la surface du deuxième moyen de positionnement (124) en contact l’une avec l’autre, le premier et le deuxième moyen de positionnement angulaire (114, 124) étant distincts des moyens de fixation et des alésages. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la première pièce annulaire (110) et la deuxième pièce annulaire (120) sont fabriquées par fabrication additive de manière à prévoir le au moins un premier moyen de positionnement angulaire (114) et le au moins un deuxième moyen de positionnement angulaire (124). Procédé selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le premier moyen de positionnement angulaire (114) est une encoche radiale formée dans l’une de la première bride (112) ou de la deuxième bride (122), et le deuxième moyen de positionnement angulaire (124) est une protubérance axiale formée sur l’autre de la première bride (112) ou de la deuxième bride (122), le positionnement axial comprenant la disposition de la protubérance axiale (124) dans l’encoche radiale (114). Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 10 dans lequel, lors du perçage des alésages (116, 126), un premier outillage maintient l’une de la première pièce annulaire (110) ou de la deuxième pièce annulaire (120) en position fixe, et un deuxième outillage maintient l’autre de la première pièce annulaire (110) ou de la deuxième pièce annulaire (120) en exerçant un couple sur celle-ci, de manière à maintenir lesdites surfaces des moyens de positionnement angulaire (114, 124) en contact l’une avec l’autre.