Brevet FR3146944A1 — publié le 20240927

L’invention concerne un dispositif d’articulation (601) pour la rotation d’une pièce (603) d’une turbomachine d’aéronef. Le dispositif d’articulation (601) comprend un cadre fixe (605) qui comporte deux orifices (607) traversants alignés sur un même axe (X), deux pivots (609), insérés dans les orifices (607), et maintenus dans lesdits orifices (607) par l’intermédiaire de moyens de fixation (611) et de douilles (613), et une charnière (615) destinée à être fixée à la porte (603). La charnière (615) est solidaire de deux rotules (617), respectivement montées sur une portion de chaque pivot (609), de manière à établir une liaison rotule entre la porte (603) et le cadre fixe (605) et à permettre la rotation de la pièce (603) autour de l’axe (X). Figure pour l’abrégé : Fig. 7 DISPOSITIF D’ARTICULATION POUR LA ROTATION D’UNE PIECE D’UNE TURBOMACHINE D’AERONEF L’invention est relative au domaine de la cinématique de pièces d’une turbomachine d’aéronef. Elle concerne en particulier un dispositif d’articulation pour la rotation d’une pièce d’une turbomachine d’aéronef. Dans une turbomachine d’aéronef, pour réguler le débit du flux d’air circulant dans une veine et éviter le phénomène de pompage ou encore pour évacuer des détritus présents dans ladite veine, il est connu d’utiliser des vannes de décharge variable ou VBV (de l’anglais « Variable Bleed Valve »). De telles vannes peuvent être en position fermée et n’entrainer aucune modification dans la circulation du flux d’air au niveau de la veine dans laquelle elles sont montées ou en position ouverte dans laquelle tout ou partie du flux est détourné vers une autre veine en passant par l’ouverture. La , issue de la demande de brevet WO-A1-2020/007847, montre une turbomachine d’aéronef 100 qui s’étend longitudinalement selon un axe X. La turbomachine 100 comprend une soufflante 104, une virole intérieure 105 et une virole extérieure 106. La soufflante 102 est entraînée en rotation autour de l’axe X de la turbomachine 100 afin d’aspirer un flux d’air qui est séparé par la virole intérieure 105 entre un premier flux d’air d’entrainement de la turbomachine, dit flux primaire, et un deuxième flux d’air de poussée, dit flux secondaire. La virole intérieure 105 s’étend sensiblement selon l’axe X de la turbomachine 100 et la virole extérieure 106 s’étend à l’extérieur de la virole intérieure 105. Le flux d’air primaire s’étend intérieurement à la virole intérieure 105 dans une veine primaire V1 tandis que le flux secondaire s’étend extérieurement à la virole intérieure 105 dans une veine secondaire V2. La virole intérieure 105 et la virole extérieure 106 délimitent la veine secondaire V2 pour la circulation du flux d’air secondaire. La turbomachine 100 comprend un compresseur 101 pour accélérer le flux primaire, une chambre de combustion 102 pour l’énergiser et une turbine 103 entraînée par le flux d’air énergisé afin d’entraîner le compresseur 101. Typiquement, dans une turbomachine d’aéronef de ce type, le compresseur 101 comprend des vannes de décharge variable qui sont configurées pour se déplacer entre une position fermée, dans laquelle une circulation d’un flux d’air de la veine primaire V1 vers la veine secondaire V2 est interdite, et une position ouverte dans laquelle une circulation d’un flux d’air de la veine primaire V1 vers la veine secondaire V2 est autorisée. La (issue du brevet FR-B1-2982904) montre, dans un mode de réalisation selon l’art antérieur, les différentes pièces qui permettent la mise en mouvement (on parle également de cinématique), autour d’un axe 201, des vannes de décharge variable et qui peuvent être, par exemple, intégrées à un compresseur. Dans cet exemple, un anneau de commande 203 est entraîné en rotation par des vérins hydrauliques 205 et est relié à une porte 207 pour chaque vanne de décharge variable 209 par l’intermédiaire de guignols et de biellettes de manière à transmettre l’effort (issu du vérin) qui conduit à l’ouverture (ou à la fermeture) de la porte 207. En outre, la rotation de chaque porte 207 de vanne de décharge variable est rendue possible par la présence d’un dispositif d’articulation, dans lequel sont présents des pivots, qui définissent l’axe de rotation 201. La montre, selon différentes vues, un dispositif d’articulation 301 pour la rotation d’une porte 300 d’une vanne de décharge variable d’une turbomachine d’aéronef selon l’art antérieur. En particulier, le dispositif d’articulation 301 comprend un cadre fixe 303 qui comporte deux orifices 305 traversants, en vis-à-vis l’un de l’autre, et alignés sur un même axe X (i.e. l’axe autour duquel à lieu la rotation). Le dispositif d’articulation 301 comporte aussi deux pivots 307 autour desquels se fait la rotation (puisqu’ils sont positionnés sur l’axe X), qui sont insérés dans les orifices 305, et maintenus dans les orifices 305 par l’intermédiaire, premièrement, de moyens de fixation 309, deuxièmement, de bagues 311 positionnées dans des ouvertures du cadre fixe 303 autour des pivots 307, et troisièmement de douilles 313 positionnées dans les orifices 305, entre le cadre fixe 303 et les pivots 307. En l’espèce, le cadre fixe 303 est monté sur un carter intermédiaire d’une turbomachine d’aéronef (non-représentée), les pivots 307 sont des vis et les moyens de fixation 309 sont la tête des vis, le filetage des vis et des écrous filetés complémentaires. En outre, les bagues 311 et les pivots 307 sont réalisés en inconel® c’est-à-dire un alliage de métaux. Ce type de dispositif d’articulation implique un contrôle stricte de la coaxialité des usinages des orifices 305 (i.e. des logements des pivots) au niveau du cadre fixe 303. En effet, compte-tenu du fonctionnement de la liaison pivot, un défaut de coaxialité des pivots 307 peut entraîner une baisse de performance du dispositif d’articulation 301 et surtout une usure prématurée des pivots 307. La montre un autre mode de réalisation d’un dispositif d’articulation dans lequel l’arrangement des bagues 311 a été modifié pour réduire le problème lié à la coaxialité des pivots. Toutefois, même avec ce type de changement, une coaxialité imprécise des pivots 307 subsiste. La présente invention propose une solution à ces inconvénients. Ainsi, un objectif de l’invention est de proposer un dispositif d’articulation dans lequel la détérioration des pivots, et de l’articulation en général, liée au désalignement des pivots et/ou à la déformation du cadre fixe est réduite. À cet effet, l’invention selon un premier aspect a pour objet un dispositif d’articulation pour la rotation d’une pièce d’une turbomachine d’aéronef, ledit dispositif d’articulation comprenant : - un cadre fixe comportant deux orifices traversants, en vis-à-vis l’un de l’autre, et alignés sur un même axe ; - deux pivots, insérés dans les orifices, et maintenus dans lesdits orifices par l’intermédiaire de moyens de fixation et de douilles positionnées dans lesdits orifices, entre le cadre fixe et les pivots, ledit dispositif d’articulation étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre deux charnières destinées à être fixées à la pièce, chaque charnière étant solidaire d’une rotule, respectivement montée sur une portion de chaque pivot, de manière à établir une liaison rotule entre la pièce et le cadre fixe et à permettre la rotation de ladite pièce autour de l’axe. Le dispositif d’articulation selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - la pièce est une porte d’une vanne de décharge variable. - chaque charnière comporte deux bras, s’étendant de part et d’autre de la zone de solidarité avec une rotule, formant un angle non nul entre eux, et aux extrémités distales desquelles sont situés deux autre orifices destinés à recevoir des moyens de fixation à la pièce. - au moins un bras de la charnière est souple et capable de se déformer de manière à permettre un mouvement de la pièce relativement au cadre fixe. - les pivots, les moyens de fixation et les douilles sont configurés pour que chaque rotule soit serrée sur un pivot de sorte que la translation de ladite rotule selon la direction dudit pivot soit empêchée. - lorsque ledit dispositif d’articulation est assemblé, pour chaque rotule, une face située à une extrémité de ladite rotule selon la direction de l’axe, est en appui sur une face d’une douille, et une face située à une autre extrémité de ladite rotule selon la direction de l’axe est en appui sur une face des moyens de fixation, de sorte que chaque rotule est serrée au niveau desdites extrémités. - chaque pivot est une vis à fut lisse et les moyens de fixation comprennent une tête de la vis, un filetage de la vis et écrou fileté complémentaire dudit filetage. - les douilles sont frettées dans les orifices du cadre fixe dans lesquels elles sont positionnées. - les rotules ont été rendues solidaires des charnières par sertissage desdites rotules dans lesdites charnières. L’invention selon un deuxième aspect concerne également un ensemble comprenant une porte d’une vanne de décharge variable et un dispositif d’articulation selon le premier aspect. L’invention selon un troisième aspect concerne enfin une turbomachine d’aéronef comprenant un ensemble selon le deuxième aspect. L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la est une représentation schématique d’un mode de réalisation d’une turbomachine selon l’art antérieur ; la est une représentation schématique d’un mode de réalisation d’un ensemble comprenant un anneau de commande et des vannes de décharge variable selon l’art antérieur ; la est un ensemble de vues, selon plusieurs angles, d’un mode de réalisation d’un dispositif d’articulation selon l’art antérieur ; la est une vue en coupe d’un mode de réalisation d’un dispositif d’articulation selon l’art antérieur ; la est une vue en perspective d’un mode de réalisation d’un dispositif d’articulation selon l’invention ; la est une vue en coupe d’un mode de réalisation d’un dispositif d’articulation selon l’invention ; la est une vue en coupe d’un mode de réalisation d’un dispositif d’articulation selon l’invention ; et, la est une vue en coupe d’un mode de réalisation d’un dispositif d’articulation selon l’invention. En référence aux figures 5 à 7, nous allons maintenant décrire un mode de réalisation d’un dispositif d’articulation 601 pour la rotation d’une pièce 603 d’une turbomachine d’aéronef selon l’invention. Dans tout ce qui suit, la pièce 603 est une porte d’une vanne de décharge variable. Toutefois, l’homme du métier appréciera que l’invention s’applique à n’importe quelle pièce d’une turbomachine d’aéronef devant effectuer un mouvement de rotation relativement à un axe donné lors de son utilisation. Un tel dispositif d’articulation est par exemple compris dans un ensemble 600 qui comprend également la porte 603 d’une vanne de décharge variable telle que les vannes de décharge variable 209 décrites en référence à la . Plus largement, un tel dispositif d’articulation est destiné à être monté dans une turbomachine d’aéronef telle que la turbomachine d’aéronef 100 décrite en référence à la . Le dispositif d’articulation 601 comprend un cadre fixe 605 qui comporte deux orifices 607 traversants, en vis-à-vis l’un de l’autre et alignés sur un même axe X. Le terme « fixe » signifie que le cadre 605 est destiné à être monté sur un élément, par exemple sur un carter de turbomachine, et à ne pas être mobile relativement à cet élément. Par opposition à la porte 603 qui elle est mobile relativement à cet élément, du fait notamment du dispositif d’articulation 601 qui permet sa rotation, de manière à pouvoir passer d’une position ouverte à une position fermée et réciproquement. En outre, comme il apparaitra plus en détail dans ce qui suit, le cadre fixe 605 a une fonction à la fois de porte pivot et de porte joint. En effet, le dispositif d’articulation 601 comprend également deux pivots 609 (on parle aussi d’axes) qui sont insérés dans les orifices 607 et maintenus dans ces orifices 607 par l’intermédiaire, d’une part, de moyens de fixation 611 et, d’autre part, de douilles 613 positionnées dans les orifices, entre le cadre fixe 605 et les pivots 609. Les pivots 609 ainsi positionnés sont donc également alignés sur l’axe X autour duquel la rotation de la porte 603 peut être réalisée. Dans l’exemple non-limitatif représenté, chaque pivot 609 est une vis à fut lisse (la partie lisse étant la partie sur laquelle les rotules décrites plus loin sont montées) et les moyens de fixation 611 comprennent une tête 611a de la vis, une filetage 611b de la vis et un écrou fileté 611c complémentaire dudit filetage 611b. Dans les différents modes de réalisation de l’invention, les moyens de fixation 611 peuvent être intégrés ou non au pivot 609. Ces moyens de fixation permettent aux pivots 609 de rester positionnés dans les orifices 607 même lorsqu’ils sont soumis à de fortes vibrations et ils permettent en particulier de limiter ou d’empêcher la sortie des pivots 609 des orifices 607 par translation selon leur direction (i.e. la direction de leur étendue longitudinale). Le dispositif d’articulation 601 comprend encore des charnières 615 qui sont destinées à être fixées à la porte 603. Chaque charnière 615 est solidaire d’une rotule 617, respectivement montée sur une portion (par exemple une portion lisse) de chaque pivot 609, de manière à établir une liaison rotule entre la porte 603 et le cadre fixe 605 et à permettre la rotation de la porte 603 autour de l’axe X. La présence d’une rotule, et donc d’une liaison rotule entre la porte 603 et le cadre fixe 605, permet aussi la rotation (ou la combinaison de rotations) selon tous les axes d’un repère orthonormé qui comprend l’axe X. Dans l’exemple non-limitatif représenté, chaque charnière 615 comporte deux bras 615a et 615b, qui s’étendent de part et d’autre d’une zone 615c de solidarité avec une rotule 617, qui forment un angle non nul entre eux, et aux extrémités distales desquelles sont situés deux autres orifices 619 destinés à recevoir des moyens de fixation 621 à la porte 603. Dans cet exemple, les moyens de fixation 621 sont des vis qui sont insérées dans des trous complémentaires de la porte 603 et qui permettent le serrage de chaque charnière 615, par exemple via des écrous complémentaires, sur ladite porte 603. La porte 603 est donc fixée à la charnière 615 en plusieurs points distincts qui peuvent être, par exemple, équidistants de la liaison rotule. De manière générale, l’homme du métier saura adapter la forme de chaque charnière pour optimiser la transmission d’effort, la rigidité et la simplicité de fabrication des charnières. En outre, dans un mode de réalisation particulier, au moins un bras 615a ou 615b de chaque charnière 615 est souple et capable de se déformer de manière à permettre un mouvement de la porte 603 relativement au cadre fixe 605. La montre en particulier la zone de souplesse 901 d’une bras 615b qui est susceptible de se déformer (i.e. de fléchir). Avantageusement, une charnière 615 présentant une telle souplesse permet de compenser l’hyperstatisme de la liaison existante entre le cadre fixe 605 et la porte 603. Dit autrement, la souplesse de la charnière 615 évite de rajouter des contraintes qui ne sont pas nécessaires au bon fonctionnement de la liaison rotule. Dans un mode de réalisation particulier, les pivots 609, les moyens de fixation 611 et les douilles 613 sont configurés pour que chaque rotule 617 soit serrée sur un pivot 609 (selon la direction d’étendue longitudinale du pivot) de sorte que la translation de la rotule 617 selon la direction du pivot 609 est empêchée. Dit autrement, la forme et les dimensions de ces éléments sont conçues pour éviter la présence d’un jeu de fonctionnement dans leur assemblage. Ainsi, aucun jeu de fonctionnement ne subsiste dans l’assemblage moyens de fixation/rotule/douille/pivot (lorsque le dispositif d’articulation est assemblé) de sorte que la rotule 617 ne peut pas glisser sur le pivot 609. Plus particulièrement, s’agissant de l’exemple non-limitatif décrit, comme il est visible plus en détail à la , lorsque le dispositif d’articulation 601 est assemblé, pour chaque rotule 617, une face (plate) située à une extrémité de la rotule 617 selon la direction de l’axe X, est en appui sur une face d’une douille 613, et une autre face (plate) située à une autre extrémité de la rotule 617 selon la direction de l’axe X est en appui sur une face des moyens de fixation 611, de sorte que chaque rotule 617 est serrée au niveau de ses extrémités (selon la direction de l’axe X). C’est ce serrage qui bloque la translation de la rotule 617 sur le pivot 609. En outre, les douilles 613 peuvent être frettées dans les orifices 607 du cadre fixe 605 dans lequel elles sont positionnées. Ainsi, elles ne peuvent pas glisser dans les orifices une fois qu’elles y ont été positionnées. Enfin, dans le mode de réalisation particulier décrit en référence aux figures 5 à 8, les rotules 617 ont été rendues solidaires de chaque charnière 615 par sertissage des rotules 617 dans les charnières 615. En particulier, les rotules 617 sont assemblées aux charnières 615 au niveau des zones 615c de solidarité dans lesquelles elles sont serties. En conclusion, grâce à l’invention, comme l’illustre plus spécifiquement la (via notamment les axes en pointillés 623) l’ajout de liaisons rotules au niveau des pivots offre une liberté accrue de désalignement des pivots, qui permet de relâcher les tolérances de fabrication sur l’usinage des orifices dans lesquels sont positionnés les pivots. Cette tolérance permet également de mieux répondre aux potentielles déformations du cadre fixe. La fonction pivot (qui permet la rotation) étant assurée par les rotules elles-mêmes, l’usure des couples pivots/douilles est ainsi réduite. Dispositif d’articulation (601) pour la rotation d’une pièce (603) d’une turbomachine d’aéronef, ledit dispositif d’articulation (601) comprenant : - un cadre fixe (605) comportant deux orifices (607) traversants, en vis-à-vis l’un de l’autre, et alignés sur un même axe (X) ; - deux pivots (609), insérés dans les orifices (607), et maintenus dans lesdits orifices (607) par l’intermédiaire de moyens de fixation (611) et de douilles (613) positionnées dans lesdits orifices (607), entre le cadre fixe (605) et les pivots (609), ledit dispositif d’articulation (601) étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre deux charnières (615) destinées à être fixées à la pièce (603), chaque charnière (615) étant solidaire d’une rotule (617), respectivement montées sur une portion de chaque pivot (609), de manière à établir une liaison rotule entre la pièce (603) et le cadre fixe (605) et à permettre la rotation de ladite pièce (603) autour de l’axe (X). Dispositif d’articulation (601) selon la revendication 1, dans lequel la pièce (603) est une porte d’une vanne de décharge variable. Dispositif d’articulation (601) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel chaque charnière (615) comporte deux bras (615a, 615b), s’étendant de part et d’autre de la zone (615c) de solidarité avec une rotule (617), formant un angle non nul entre eux, et aux extrémités distales desquelles sont situés deux autre orifices (619) destinés à recevoir des moyens de fixation (621) à la pièce (603). Dispositif d’articulation (601) selon la revendication 3, dans lequel au moins un bras (615a, 615b) de chaque charnière (615) est souple et capable de se déformer de manière à permettre un mouvement de la pièce (603) relativement au cadre fixe (605). Dispositif d’articulation (601) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les pivots (609), les moyens de fixation (611) et les douilles (613) sont configurés pour que chaque rotule (617) soit serrée sur un pivot (609) de sorte que la translation de ladite rotule (617) selon la direction dudit pivot (609) soit empêchée. Dispositif d’articulation (601) selon la revendication 5, dans lequel lorsque ledit dispositif d’articulation (601) est assemblé, pour chaque rotule (617), une face située à une extrémité de ladite rotule (617) selon la direction de l’axe (X), est en appui sur une face d’une douille (613), et une face située à une autre extrémité de ladite rotule (617) selon la direction de l’axe (X) est en appui sur une face des moyens de fixation (611), de sorte que chaque rotule (617) est serrée au niveau desdites extrémités. Dispositif d’articulation (601) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque pivot (609) est une vis à fut lisse et les moyens de fixation (611) comprennent une tête (611a) de la vis, une filetage (611b) de la vis et un écrou fileté (611c) complémentaire dudit filetage (611b). Dispositif d’articulation (601) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les douilles (613) sont frettées dans les orifices (607) du cadre fixe (605) dans lequel elles sont positionnées. Dispositif d’articulation (601) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les rotules (617) ont été rendues solidaires de chaque charnière (615) par sertissage desdites rotules (617) dans lesdites charnières (615). Ensemble (600) comprenant une porte (603) d’une vanne de décharge variable et un dispositif d’articulation (601) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Turbomachine d’aéronef comprenant un ensemble (600) selon la revendication 10.