FR3059364A1 - Systeme de suspension d'un premier element annulaire dans un deuxieme element annulaire de turbomachine et turbomachine correspondante - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de suspension (20) comprenant un premier élément annulaire à l'intérieur d'un deuxième élément annulaire de turbomachine. Selon l'invention, le système comprend au moins deux organes de liaison (21) répartis régulièrement à la circonférence des éléments annulaires par rapport à un axe de révolution desdits premier et deuxième éléments annulaires, chacun desdits organes de liaison (21) s'étend entre des première et deuxième extrémités (32, 33) pourvues chacune d'une rotule (38), les première et deuxième extrémités (32, 33) étant respectivement reliées au premier élément et au deuxième éléments annulaires au moyen d'un dispositif d'articulation (22J), chaque dispositif d'articulation (22J) comportant un axe d'articulation (43) porté par le premier ou le deuxième élément correspondant et traversant la rotule (38) correspondante, les rotules (38) de l'un unique desdits organes de liaison (21) étant traversées sensiblement sans jeu par l'axe d'articulation (43) et l'une des rotules (38) de l'autre desdits organes de liaison (21) étant traversées avec jeu.

Description

© N° de publication : 3 059 364 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national : 16 61711 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE

INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE

COURBEVOIE © IntCI⁸

F02 C 7/20 (2017.01), B 64 C 11/30

DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1

©) Date de dépôt : 30.11.16.	© Demandeur(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES —
(© Priorité :	FR.
	@ Inventeur(s) : SERVANT REGIS, EUGENE, HENRI,
	MAYHEW DOMINIQUE, GERHARDT, SOURYA-
(43) Date de mise à la disposition du public de la	VONGSA EDDY, KEOMORAKOTT, TAJAN SEBAS-
demande : 01.06.18 Bulletin 18/22.	TIEN, EMILE, PHILIPPE et MAHOUS LIONEL.
(© Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux	@ Titulaire(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES.
apparentés :
©) Demande(s) d’extension :	(© Mandataire(s) : GEVERS & ORES Société anonyme.

SYSTEME DE SUSPENSION D'UN PREMIER ELEMENT ANNULAIRE DANS UN DEUXIEME ELEMENT ANNULAIRE DE TURBOMACHINE ET TURBOMACHINE CORRESPONDANTE.

FR 3 059 364 - A1 (br) L'invention concerne un système de suspension (20) comprenant un premier élément annulaire à l'intérieur d'un deuxième élément annulaire de turbomachine.

Selon l'invention, le système comprend au moins deux organes de liaison (21) répartis régulièrement à la circonférence des éléments annulaires par rapport à un axe de révolution desdits premier et deuxième éléments annulaires, chacun desdits organes de liaison (21) s'étend entre des première et deuxième extrémités (32, 33) pourvues chacune d'une rotule (38), les première et deuxième extrémités (32, 33) étant respectivement reliées au premier élément et au deuxième éléments annulaires au moyen d'un dispositif d'articulation (22J), chaque dispositif d'articulation (22J) comportant un axe d'articulation (43) porté par le premier ou le deuxième élément correspondant et traversant la rotule (38) correspondante, les rotules (38) de l'un unique desdits organes de liaison (21) étant traversées sensiblement sans jeu par l'axe d'articulation (43) et l'une des rotules (38) de l'autre desdits organes de liaison (21 ) étant traversées avec jeu.

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Système de suspension d’un premier élément annulaire dans un deuxième élément annulaire de turbomachine et turbomachine correspondante

1. Domaine de l’invention

La présente invention concerne le domaine de la propulsion aéronautique. Elle vise un système de suspension d’une turbomachine comprenant un système de changement de pas de pales d’une hélice lequel est porté par ledit système de suspension. Elle vise également la turbomachine correspondante.

2. Etat de la technique

Le changement de pas ou calage variable de pales d’une hélice de turbomachine est l’une des voies pour améliorer les performances et rendements des turbomachines dans différentes conditions de vol.

Il est connu des turbomachines telles que des turbopropulseurs à doublet d’hélices de propulsion, par exemple, contrarotatives désignés en anglais par « open rotor >> et « unducted fan >> équipés de ces systèmes de changement de pas. Les turbopropulseurs se distinguent des turboréacteurs par l’utilisation d’une hélice non carénée, à l’extérieur d’une nacelle au lieu d’une soufflante carénée en étant à l’intérieur d’une nacelle.

Le système de changement de pas peut également s’appliquer à un turbopropulseur à une hélice de propulsion ou encore s’adapter indifféremment à plusieurs hélices.

Dans un turbopropulseur de type open rotor comme celui représenté sur la figure 1, une partie générateur de gaz et une partie propulsion sont alignées et disposées dans une nacelle 2 cylindrique fixe portée par la structure de l’aéronef. La partie générateur de gaz est disposée après la partie propulsive ou peut être disposée à l’avant de la partie propulsive (figure 1). La partie générateur de gaz comprend, d’amont en aval, un ensemble de compresseurs 3, une chambre de combustion 4 et un ensemble de turbines 5.

Une tuyère 8 est agencée en aval du générateur de gaz. L’ensemble de compresseurs 3 peut comprendre un ou deux compresseur(s) selon l’architecture du générateur de gaz. L’ensemble de turbines 5 peut comprendre une turbine haute pression et une turbine basse pression (figure 1). De manière connue, des aubages mobiles de compresseur et de turbine sont entraînés mobiles en rotation autour de l’axe longitudinal X. La partie propulsive comporte un doublet d’hélices 6, 7 coaxiales et par exemple contrarotatives, respectivement amont et aval, qui sont entraînées en rotation par exemple inverse l’une de l’autre par une turbine, en particulier basse pression, de la partie générateur de gaz via un dispositif de transmission mécanique 19. Ce dispositif de transmission mécanique comprend par exemple, un réducteur à trains épicycloïdaux. Les hélices 6, 7 s’étendent sensiblement radialement vis-à-vis de l’arbre de transmission d’axe longitudinal en étant à l’extérieur de la nacelle 2.

De manière générale, chaque hélice 6, 7 est portée par un carter rotatif 9 sensiblement cylindrique portant un moyeu à anneau polygonal 11 extérieur agencé, de façon rotative autour de l’axe longitudinal, dans la nacelle 2 fixe. Le moyeu comporte des logements 11 cylindriques radiaux répartis sur sa périphérie autour de l’axe longitudinal. Des arbres 12, chacun d’axe radial perpendiculaire à l’axe longitudinal de la turbomachine, solidaire d’un pied 13 de pale 14, sont reçus dans les logements des anneaux polygonaux et s’étendent vers l’intérieur de la turbomachine.

Un exemple de système de changement de pas de chaque hélice est connu du document WO2013050704 des enseignements duquel la figure 2 est inspirée. Sur la figure 2, ce système 23A de changement de pas est installé au cœur des parties tournantes d’une turbomachine, telle que celle représentée sur la figure 1, avec par exemple un vérin 25A annulaire d’entraînement en rotation des pieds des pales. Le vérin 25A annulaire comporte un cylindre 27A monté sur un carter fixe 13A et un piston mobile 29A par rapport au cylindre 27A. Le piston mobile 29A est relié à un mécanisme de liaison 26A lequel est relié à chaque arbre 47A d’axe radial du système de changement de pas. Le carter rotatif 11A cylindrique de ce système de changement de pas tourne autour d’un carter fixe 13A. Pour cela, au moins un palier 12A est disposé entre le carter fixe 13A et le carter rotatif 11A. Le déplacement du piston mobile 29A par suite de la commande fluidique du vérin annulaire 25A assure le pivotement angulaire souhaité des pales par le mécanisme de liaison 26A en faisant pivoter les arbres radiaux 47A reliés aux pales. Ce système de changement de pas est relié au carter rotatif 11A via un système de suspension.

Cependant, une telle architecture implique le déplacement de différentes parties les unes par rapport aux autres, telles que des parties tournantes et parties mobiles en translation par rapport à des parties fixes. Ces différentes parties permettant de transformer une puissance arrivant des parties fixes dans la nacelle fixe en un mouvement sur les parties tournantes de la turbomachine, présentent de nombreuses difficultés. En particulier, la masse du système de suspension et celle de toutes les pièces nécessaires à la fixation de ce système de suspension pose la problématique des risques d’engendrer des balourds importants sur les parties tournantes qui influent sur le bon fonctionnement et la précision du calage de pas.

D’autre part, dans l’hypothèse d’une biellette dans le dispositif de suspension, il existe en cas de balourd un risque de rupture de cette biellette qui provoquerait un dysfonctionnement du système de changement de pas, voire un décrochage et un arrêt total du système de changement de pas. Une solution consisterait à utiliser une seconde biellette pour la reprise des efforts. Cependant, sa fixation entraînerait un hyper statisme étant donné que tous les efforts transiteraient pas ces deux biellettes. De plus, les tolérances de fabrication de toutes les pièces participant à cette liaison entraîneraient des points durs dans la cinématique et des sur contraintes dans les pièces. A cela s’ajoute le fait que l’intégration de biellette élastique s’avère difficile dans un espace restreint et encombré.

3. Objectif de l’invention

La présente invention a notamment pour objectif de proposer un système de suspension d’un premier élément dans un deuxième élément annulaire, en particulier d’un système de changement de pas de pales d’une hélice de turbomachine, permettant la reprise des efforts tout en évitant l’hyper statisme, en étant compacte et en tenant compte des difficultés d’intégration dans un environnement encombré.

4. Exposé de l’invention

On parvient à réaliser cet objectif, conformément à l’invention, grâce à un système de suspension comprenant un premier élément annulaire à l’intérieur d’un deuxième élément annulaire de turbomachine, le système comprenant au moins deux organes de liaison répartis régulièrement à la circonférence des éléments annulaires par rapport à un axe de révolution desdits premier et deuxième éléments annulaires, chacun desdits organes de liaison s’étendant entre des première et deuxième extrémités pourvues chacune d’une rotule, les première et deuxième extrémités étant respectivement reliées au premier élément et au deuxième éléments annulaires au moyen d’un dispositif d’articulation, chaque dispositif d’articulation comportant un axe d’articulation porté par le premier ou le deuxième élément correspondant et traversant la rotule correspondante, les rotules de l’un unique desdits organes de liaison étant traversées sensiblement sans jeu par l’axe d’articulation et l’une des rotules de l’autre desdits organes de liaison étant traversées avec jeu.

Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, la fixation des organes de liaison de manière symétrique par rapport à l’axe de révolution des premier et deuxième éléments en étant régulièrement répartis en circonférence, et notamment radialement opposés dans le cas de deux organes de liaison, permet de minimiser le balourd engendré par l’utilisation d’un seul organe de liaison. L’intégration d’un jeu entre la rotule et l’axe d’articulation permet de créer une liaison souple qui redonne un degré de liberté au système de suspension. Cela évite de créer de l’hyper statisme dans le système.

Dans la présente description, nous entendons par le terme articulation liaison souple, une liaison déformable ou présentant un jeu de manière à éviter la reprise des efforts. Une telle solution pallie également les difficultés d’intégration de pièces supplémentaires (telles que boulons, vis, écrou) ou des organes de liaison de type élastique dans un espace aussi restreint tel qu’autour d’un système de changement de pas et des faibles distances entre le système de changement de pas et le carter rotatif. A cela s’ajoute le fait que cette solution étant simple et rapide, elle évite le développement de solutions complexes influant sur les délais de réalisation et la masse du système de suspension.

En particulier, un jeu radial et un jeu axial sont prévus entre l’axe d’articulation et la rotule traversée avec jeu.

Selon une autre caractéristique de l’invention, le premier élément et le deuxième éléments annulaires comprennent des chapes pourvues chacune d’au moins une première oreille, chaque première oreille comportant un trou taraudé dans lequel est logée une douille flottante et un lamage dans lequel est logée une entretoise annulaire, la douille flottante et l’entretoise étant traversées coaxialement par l’axe d’articulation. Une telle configuration permet de s’adapter aux défauts de coaxialité et de ne pas créer de contraintes au montage. En particulier, l’entretoise permet d’obtenir un positionnement précis de l’axe d’articulation en le centrant dans le lamage et dans le trou taraudé. Ce positionnement précis de l’axe d’articulation implique également une cinématique correcte et précise d’un système tel qu’un système de changement de pas. D’autre part, la douille flottante coopère avec l’axe d’articulation pour centrer ce dernier notamment lors du serrage sans générer de contrainte.

Selon une caractéristique de l’invention, la douille flottante comprend un premier corps cylindrique et un deuxième corps cylindrique, concentriques et mobiles l’un par rapport à l’autre, le premier corps ayant un filetage externe coopérant avec un filetage du trou taraudé et le deuxième corps ayant un alésage taraudé dont le filetage coopère avec un filetage externe de l’axe d’articulation. De la sorte, la douille flottante permet un alignement sur le filetage de l'axe d’articulation lors du vissage, alors que celui-ci est centré par l'entretoise de manière à pallier les défauts de localisation entre le lamage et le trou taraudé dans le carter. Dans le cas contraire, il y aurait eu des interférences au montage de l'axe d’articulation (défauts de coaxialité).

Selon une caractéristique de l’invention, le premier corps cylindrique de la douille flottante comprend au moins une rainure formée dans un paroi cylindrique externe du premier corps et configurée de manière à recevoir une clavette destinée à immobiliser en rotation le premier corps par rapport au deuxième corps.

Selon une autre caractéristique de l’invention, la rotule comprend une bague interne de rotule traversée par l’axe d’articulation.

Selon une encore autre caractéristique de l’invention, l’axe d’articulation comprend une première portion et une deuxième portion de diamètres différents définissant un premier épaulement et dans les rotules traversées avec jeu, le diamètre de la première portion de l’axe d’articulation est inférieur au diamètre de la rotule de manière à créer le jeu radial entre l’axe d’articulation et la rotule. Cette configuration permet que l’organe de liaison portant la rotule traversée avec jeu ne reprenne aucun effort et ne perturbe pas le fonctionnement de l’autre organe de liaison reprenant lui les efforts.

En particulier, le diamètre de la première portion est supérieur au diamètre de la deuxième portion.

De manière avantageuse, mais non limitativement, l’entretoise est ajustée glissant dans le lamage.

Selon une autre caractéristique de l’invention, dans les rotules traversées avec jeu, l’entretoise comprend une face cylindrique interne comportant un deuxième épaulement en butée contre le premier épaulement de manière à créer le jeu axial entre une tête de l’axe d’articulation et la rotule. Une telle configuration permet également que l’organe de liaison portant cette rotule avec jeu ne reprenne aucun effort et ne perturbe pas le fonctionnement de l’autre organe de liaison. En particulier, la tête de l’axe d’articulation ne vient plus en butée contre un bord supérieur de la bague interne de rotule.

Selon une autre caractéristique de l’invention, le système de suspension comprend des moyens d’amortissement comprend des moyens d’amortissement logés dans le jeu radial et dans le jeu axial. En particulier, les moyens d’amortissement comprennent des éléments élastiquement déformables. Une telle configuration permet d’amortir les chocs permanents entre les différentes pièces dus aux jeux lors des déplacements notamment radiaux et axiaux de l’axe d’articulation et des vibrations du système, en particulier du système de changement de pas.

De manière avantageuse, mais non limitativement, les moyens d’amortissement comprennent un joint logé dans une gorge annulaire agencée sur une surface cylindrique externe de l’axe d’articulation et une rondelle ondulée interposée radialement entre la rotule et la tête de l’axe d’articulation.

Selon une autre caractéristique de l’invention, dans les rotules traversées sensiblement sans jeu, le diamètre de la première portion est ajusté aux diamètres de la rotule et de l’entretoise, et la deuxième portion est vissée dans l’alésage taraudé du deuxième corps de la douille flottante. Une telle configuration de l’axe d’articulation avec deux diamètres différents ajustés permet également un positionnement précis et un bon passage des efforts de la liaison rotule vers le premier élément et/ou deuxième élément portant cet organe de liaison.

L’invention concerne également une turbomachine comprenant un système de suspension comportant l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées. La turbomachine comprenant en outre :

- un carter annulaire rotatif par rapport à un carter fixe autour d’un axe longitudinal, et

- un système de changement de pas de pales d’une hélice monté entre le carter fixe et le carter rotatif, le système de changement de pas comprenant une virole annulaire mobile en translation par rapport au carter rotatif le long de l’axe, la virole annulaire formant le premier élément annulaire et le carter annulaire rotatif formant le deuxième élément annulaire, la virole annulaire étant reliée au carter annulaire rotatif via le système de suspension.

De la sorte, une liaison avec jeu permet de régler le problème d’hyper statisme dans un système de suspension utilisant deux organes de liaison configurés pour la reprise des efforts pour relier un système de changement de pas à un carter rotatif. Par ailleurs, cette liaison rotule avec jeu ou liaison souple permet également de conserver un système de changement de pas opérationnel en cas de rupture de l’organe de liaison principal reprenant les efforts.

Selon une caractéristique de l’invention, le système de changement de pas comprend un moyen de commande comportant un corps fixe solidaire du carter fixe et un corps mobile en translation suivant l’axe longitudinal par rapport au corps fixe.

Suivant encore une autre caractéristique de l’invention, la virole annulaire est entraînée en rotation par le carter rotatif et en translation par le corps mobile du moyen de commande via un palier de transfert de charge.

De manière avantageuse, mais non limitativement, les organes de liaison sont identiques.

De manière avantageuse, mais non limitativement, les organes de liaison sont des biellettes.

5. Brève description des figures

L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés.

Sur ces dessins :

La figure 1 représente schématiquement en coupe axiale un exemple de turbomachine à système de changement de pas de pales d’une hélice conforme à l’invention ;

La figure 2 est un exemple de système de changement de pas de pales d’une hélice suivant un exemple de l’art antérieur ;

La figure 3 est une vue en coupe axiale où sont représentés plus en détails et de manière schématique des éléments d’un système de changement de pas reliés à une pale d’une hélice selon l’invention ;

La figure 4 est une vue en coupe axiale et de détail de la figure 3 sur laquelle un corps mobile d’un moyen de commande du système de changement de pas est illustré dans deux positions, et un organe de liaison permet de relier le système de changement de pas à un carter rotatif selon l’invention ;

La figure 5 est une vue en perspective et de détail d’un exemple d’organe de liaison reliant un carter rotatif à une virole annulaire du système de changement de pas selon l’invention ;

La figure 6 représente de manière schématique et en coupe axiale un exemple de liaison avec une rotule traversée par un axe d’articulation sans jeu entre un organe de liaison et un élément annulaire de turbomachine selon l’invention;

La figure 7 représente de manière schématique et en coupe axiale un autre exemple de liaison avec une rotule, ici traversée par un axe d’articulation avec jeu entre un organe de liaison et un élément annulaire de turbomachine selon l’invention ; et

Les figures 8 et 9 illustrent chacune en vue de dessus, un exemple de système de changement de pas dans une d’au moins deux positions.

6. Description de modes de réalisation de l’invention

Sur la figure 1 et dans la suite de la description est représenté un turbopropulseur applicable à l’invention à soufflante non carénée d’axe longitudinal X destinée à équiper un aéronef. Cependant, l’invention peut s’appliquer à d’autres types de turbomachine. Les références numériques correspondantes des éléments de cette turbomachine décrits précédemment sont conservées dans la suite de la description.

ίο

Suivant la configuration de cette turbomachine, le flux d’air entrant dans la turbomachine est comprimé dans l’ensemble de compresseurs 3, puis mélangé à du carburant et brûlé dans la chambre de combustion 4. Les gaz de combustion engendrés passent ensuite dans les turbines 5 pour entraîner, via le dispositif de transmission mécanique 19, les hélices 6, 7 en rotation inverse. Ces hélices fournissent la majeure partie de la poussée. Le dispositif de transmission mécanique 19 peut comprendre un réducteur différentiel ou un boîtier à trains épicycloïdaux. Il est bien entendu possible d’entraîner directement les hélices amont 6 et aval 7 par la turbine basse pression. Les gaz de combustion sont expulsés à travers la tuyère 8 pour augmenter la poussée de la turbomachine 1. Les gaz traversent une veine d’écoulement des gaz s’étendant sensiblement axialement dans la turbomachine entre la nacelle 2 et un carter médian 24 comprenant le générateur de gaz.

Dans la présente invention, et de manière générale, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à la circulation des gaz dans la turbomachine.

Sur les figures 3 et 4 est représenté un module d’hélice de cette turbomachine 1 avec un carter 9 ici cylindrique monté rotatif vis-à-vis de la nacelle 2 de la turbomachine autour d’un arbre de rotor d’axe longitudinal X. La nacelle 2 est fixe par rapport au carter rotatif. Le carter 9 rotatif cylindrique est également lié à une partie correspondante du dispositif de transmission mécanique 19 (cf. figure 1). Ce carter rotatif ou rotorique 9 comprend plusieurs peaux ou parois de révolution dont au moins une paroi interne 17 et paroi externe 18 par rapport à un axe radial Y perpendiculaire à l’axe longitudinal X. Dans la suite de la description, les termes « supérieur » et « inférieur » sont définis par rapport à l’axe radial Y. Les parois interne et externe 17, 18 forment un volume annulaire. Le carter 9 rotatif comprend des logements 11 radiaux et des passages 53 radiaux qui sont coaxiaux et qui sont traversés chacun par un arbre 12 d’axe radial Y, ci-après arbre radial 12, relié à un pied 13 de pale 14 d’une hélice 6, 7. Les pales 14 s’étendent radialement à l’extérieur de la nacelle 2. En particulier, le carter rotatif 9 comprend un anneau polygonal 10 pourvu des logements 11 ici cylindriques régulièrement répartis sur sa périphérie. Quant à la paroi externe 18, celle-ci comprend les passages 53 ici cylindriques régulièrement répartis sur sa périphérie et traversés par les arbres radiaux 12. Ces derniers s’étendent radialement à travers un bras structural 54 reliant l’anneau polygonal 10 à une peau radialement interne située en aval du carter médian 24. Cette peau radialement interne forme avec une peau radialement externe une partie de la veine d’écoulement des gaz. Chaque arbre radial 12 est maintenu dans son passage 53 au moyen de palier 25 de guidage en rotation. Le carter rotatif 9 est supporté directement par des paliers à roulements sur un carter 15 cylindrique fixe ou carter statorique pour assurer sa rotation par rapport à l’axe longitudinal X. Le carter fixe 15 et le carter rotatif 9 sont coaxiaux. Le carter fixe 15 comporte également plusieurs parois de révolution. En particulier, le carter fixe 15 comprend une paroi 16 ici cylindrique à section circulaire. La paroi 16 cylindrique s’étend axialement entre la paroi interne 17 et la paroi externe 18 du carter rotatif 9.

La turbomachine comprend un système 26 de changement de pas des pales 14 de l’hélice 6 permettant de faire varier le calage ou le pas des pales 14 autour de leur axes radiaux de sorte qu’elles occupent différentes positions angulaires selon les conditions de fonctionnement de la turbomachine et les phases de vol concernées. Le système 26 de changement de pas est agencé entre le carter rotatif 9 et le carter fixe 15. La turbomachine comprend encore un système de suspension 20 plus précisément illustré sur la figure 4 et décrit plus loin dans la présente description, ce système de suspension 20 reliant le système de changement de pas 26 au carter rotatif 9.

Le système de changement 26 de pas est agencé plus précisément entre la paroi 16 cylindrique du carter fixe 15 et la paroi externe 18 du carter rotatif 9. Le système de changement 26 de pas se compose de parties fixes, de parties mobiles en rotation par rapport aux parties fixes et de parties mobiles en translation par rapport aux parties fixes et aux parties mobiles en rotation. En référence aux figures 3 et 4, le système de changement de pas comprend un moyen de commande 27 commandant le changement de pas de chacune des pales 14. Ce moyen de commande 27 est monté sur le carter fixe 15. De manière plus précise, le moyen de commande 27 est rapporté sur le carter 15 fixe. C’est-à-dire que celui-ci est séparé du carter fixe 15 et ne constitue pas un élément structural faisant partie du carter fixe 15. Le système de changement de pas comprend un mécanisme de liaison 31 reliant le moyen de commande 27 aux pieds 13 des pales 14. Le moyen de commande est agencé de manière à déplacer sensiblement axialement le mécanisme de liaison 31 qui est relié aux arbres radiaux 12 des pieds de pales de telle manière que le déplacement axial du mécanisme de liaison 31 entraîne le changement de pas des pales. Les arbres radiaux 12 pivotent autour de l’axe Y dans les passages 53 et logements 11 radiaux.

Pour cela, le moyen de commande 27 comprend un corps fixe 28 et un corps mobile 29 (cf. figure 4) en translation par rapport au corps fixe 28 le long de l’axe X. Le corps fixe 28 est cylindrique de section circulaire. Le corps fixe entoure la paroi 16 cylindrique du carter fixe 15 et est coaxial avec l’axe longitudinal X. En particulier, le corps fixe 28 est monté solidaire de la paroi cylindrique 16 de manière à être immobilisé en rotation et en translation par rapport au carter fixe 15. Le corps mobile 29 est agencé autour du corps fixe 28 et est coaxial avec l’axe X. Celui-ci se déplace axialement sous l'action d’une commande du moyen de commande 27. Le corps mobile 29 se déplace uniquement en translation. Plus précisément, le corps mobile 29 est immobilisé en rotation par rapport au corps fixe au moyen d’un dispositif antirotation (non représenté) fixé au corps fixe 28 et au corps mobile 29. Ce dispositif anti-rotation permet notamment d’empêcher la rotation du moyen de commande autour de l’axe X lors du fonctionnement de la turbomachine. Le corps fixe 28, ainsi que le dispositif anti-rotation, constituent les parties fixes. Le corps mobile constitue les parties mobiles en translation. Le moyen de commande 27 comprend dans la présente invention un actionneur qui comporte avantageusement un vérin annulaire constitué de sa tige mobile par rapport à un cylindre fixe solidaire du carter fixe 15. La tige mobile est formée par le corps mobile 29 tandis que le cylindre fixe est formé par le corps fixe 28.

Sur la figure 4, le système de changement de pas 26 comprend en outre une virole annulaire 56 entraînée en rotation par le carter rotatif 9. En particulier, cette virole annulaire 56 est disposée à l’intérieur du carter rotatif 9. La virole annulaire 56 est mobile en rotation par rapport au corps mobile 29 suivant l’axe X. La virole annulaire 56 est également entraînée en translation par le corps mobile 29. A cet effet, le système 26 comprend un module de transfert de charge 51 illustré plus précisément sur la figure 4. Ce module de transfert de charge 51 est équipé d’un palier 34 de transfert de charge et est disposé entre le mécanisme de liaison 31 et le corps mobile 29 de manière à assurer la transmission des efforts axiaux exercés par le corps mobile 29 de l’actionneur. Le palier 34 comprend une bague extérieure 35, une bague intérieure 36 et des roulements 39. Le palier 34 est ici formé par un roulement à deux rangées de billes lesquelles peuvent être du type à contact oblique orientés en sens opposés de manière à optimiser la transmission des efforts axiaux. La bague intérieure 36 est reliée à une virole interne 52 annulaire du module 51. La bague extérieure 35 est solidaire à la virole annulaire 56 formant la virole externe annulaire du module 51. La virole annulaire 56 est reliée au mécanisme de liaison 31 tandis que la virole interne 52 est reliée au corps mobile 29. Le mécanisme de liaison 31 comprend un ensemble de bielles 37 (cf. figure 3) articulées qui sont réparties régulièrement autour de l’actionneur et qui sont destinées à agir sur les pieds des pales 14 via les arbres radiaux 12 pour les entraîner en rotation autour de leur axe Y. Il y a autant de bielles 37 que de pales.

Le système de suspension 20 tel qu’illustré sur la figure 4 permet la mise en rotation du système de changement de pas 26 via la virole annulaire 56. Le système de suspension 20 comprend au moins deux organes de liaison 21. Les organes de liaison 21 sont fixés, d’une part au carter rotatif 9 et, d’autre part à la virole annulaire 56. Les organes de liaison 21 sont montés de manière symétrique par rapport à un plan contenant l’axe longitudinal X. En particulier, les organes de liaison 21 sont radialement opposés (disposés à 180° l’un de l’autre) par rapport à l’axe radial Y de manière à minimiser les balourds. En variante, les organes de liaison sont par exemple au nombre de trois en étant régulièrement répartis à 120° par rapport à leurs voisins ou par exemple au nombre de quatre en étant régulièrement répartis à 90° par rapport à leurs voisins.

En référence aux figures 5, 6 et 7, il est décrit un premier élément annulaire à l’intérieur d’un deuxième élément annulaire de turbomachine. Entre les deux premier et deuxième éléments annulaires sont fixés deux organes de liaison dont un seul est illustré. Le premier élément annulaire est formé par la virole annulaire 56 et le deuxième élément annulaire est formé par la carter rotatif 9. Le carter rotatif 9 et la virole annulaire 56 comprennent des chapes 23, 23’ comportant chacune au moins une oreille 30, 30’ traversée par un axe d’articulation 43. Chaque organe de liaison 21 est relié au carter rotatif 9 et à la virole annulaire 56 par un dispositif d’articulation 22R, 22J. Chaque dispositif d’articulation 22R, 22J comprend un axe d’articulation 43 porté par le carter rotatif 9 ou la virole annulaire 56 correspondante. Les organes de liaison 21 s’étendent chacun entre une première extrémité 32 et une deuxième extrémité 33 opposées. Les premières et deuxièmes extrémités 32, 33 sont chacune pourvues d’une rotule 38. Chaque rotule 38 comprend une bague interne de rotule 38a et une bague externe de rotule 38b. Chaque axe d’articulation 43 traverse une rotule 38 d’un organe de liaison 21. En particulier, l’un des organes de liaison 21 est relié à la virole annulaire 56 et au carter rotatif 9 par l’axe d’articulation 43 traversant les rotules 38 sans jeu. De même, l’autre des organes de liaison 21 est relié à la virole annulaire 56 ou au carter rotatif 9 par un axe d’articulation 43 traversant une des rotules 38 avec jeux. En particulier, un jeu radial et un jeu axial sont prévus entre l’axe d’articulation 43 et la rotule 38 traversée avec jeu. Pour éviter l’hyper statisme d’assemblage, un seul et unique des deux organes de liaison 21 est relié sans jeu à la virole annulaire 56 et au carter rotatif 9 par l’axe d’articulation 43 traversant les rotules 38.

Sur la figure 6, est représenté un organe de liaison 21 relié à une de ses première et deuxième extrémités 32, 33 à une chape 23 du carter rotatif 9 par un dispositif d’articulation 22R sans jeu ou dit rigide. La chape 23 est solidaire du carter rotatif 9. Bien entendu, la chape 23’ similaire solidaire de la virole annuaire 56 permet une liaison entre une des première et deuxième extrémités 32, 33 d’un organe de liaison 21 comme cela est visible sur la figure 5. La chape 23 est munie ici de deux oreilles, soit une première oreille

30 et une deuxième oreille 40 s’étendant dans des plans sensiblement parallèles entre eux et sensiblement perpendiculaires à l’axe radial Y. La première oreille 30 comprend un trou taraudé 41 traversant la paroi de la première oreille 30 de part et d’autre suivant un axe parallèle à l’axe radial Y. La deuxième oreille 40 comprend un alésage 42 coaxial avec le trou taraudé

41, traversant sa paroi de part et d’autre. Chaque première et deuxième extrémités 32, 33 comprend une ouverture formant une paroi cylindrique interne dans laquelle est agencée la rotule 38. La bague externe de rotule 38b est solidaire de la paroi cylindrique des ouvertures et coopère avec la bague interne de rotule 38a logée dans l’ouverture. La bague interne de rotule 38a

0 est pourvue d’un orifice cylindrique 44. L’axe d’articulation 43 comprend un corps allongé suivant un axe A sensiblement parallèle à l’axe radial Y. Cet axe d’articulation 43 traverse le trou taraudé 41 et supporte l’organe de liaison 21. Le corps de l’axe 43 comprend une première portion 43a à surface cylindrique externe 61 et une deuxième portion 43b pourvue d’un filetage externe. En

5 particulier, cet axe 43 traverse également l’orifice cylindrique 44 de la bague interne de rotule 38, via sa première portion 43a. L’axe 43 comprend une tête 45 formant organe de serrage dudit axe 43. La tête 45 est reliée au corps de l’axe 43 au niveau de son extrémité supérieure. La tête 45 est logée dans l’alésage 42 de la deuxième oreille 40.

La première oreille 30 comprend également un lamage 46 coaxial avec le trou taraudé 41. Le lamage 46 débouche, d’une part dans le trou taraudé 41 et, d’autre part sur une surface interne 47 de la paroi de la première oreille 30.

Dans le trou taraudé 41 est vissée une douille 48 flottante. Cette dernière comprend un premier corps 48E cylindrique muni d’un filetage externe sur sa paroi cylindrique externe. La douille 48 flottante comprend également un deuxième corps 48I cylindrique pourvu d’un alésage taraudé porté par une paroi cylindrique interne. Le deuxième corps 48I est installé dans le premier corps 48E. En d’autres termes, la douille 48 flottante est un assemblage indivisible de deux pièces concentriques : l’une fournissant un filetage externe et l'autre un filetage interne. Le premier corps 48E et le deuxième corps 48I sont mobiles l’un par rapport à l’autre. La douille 48 flottante est ainsi vissée dans le trou taraudé 41 au moyen du filetage externe du premier corps 48E cylindrique. L’axe d’articulation 43 traverse également la douille 48. Le filetage externe de la deuxième portion 43b de l’axe 43 coopère avec le filetage de l’alésage taraudé traversant la douille 48, et en particulier du deuxième corps 48I de manière à positionner l’axe d’articulation, et notamment lors du serrage sans générer de contrainte. La douille 48 flottante comprend en outre des rainures qui sont agencées sur la paroi cylindrique externe du premier corps 48E. Les rainures s’étendent suivant l’axe radial Y et sont ouvertes vers l’extérieur. Celles-ci sont régulièrement réparties autour de l’axe central du premier corps 48E. Ces rainures reçoivent des clavettes 68 permettant d’immobiliser en rotation le premier corps 48E et le deuxième corps 48I l’un par rapport à l’autre. De la sorte, le deuxième corps 48I peut uniquement se déplacer en translation suivant l’axe radial Y. En particulier, chaque clavette 68 comprend une saillie s’étendant latéralement par rapport au corps de la clavette 68 et située, en considérant la représentation de la figure 6, en partie supérieure de la clavette installée dans la douille 48. Cette saillie coopère avec le filetage du trou taraudé 41 (cf. figure 6).

Le dispositif d’articulation 22R comprend outre une entretoise 50 ici annulaire logée dans le lamage 46 et centrée sur l’axe 43. L’entretoise 50 ici est ajustée glissant dans le lamage 46. L’ajustement glissant est du type H7/g6. Cette entretoise 50 permet un positionnement correct de l’axe 43 dans le lamage 46. L’entretoise 50 comprend une jupe cylindrique 55 présentant une face cylindrique externe 57 et une face cylindrique interne 49 opposée axialement. La face cylindrique externe 57 est en contact avec une paroi cylindrique interne du lamage 46. La face cylindrique interne 49 est formée par un trou traversant l’entretoise 50 et est en contact avec l’axe 43. L’entretoise 50 comprend également une semelle 58 depuis laquelle s’étend radialement la jupe cylindrique 55. La semelle 58 annulaire s’étend dans un plan perpendiculaire à l’axe radial Y. La semelle 58 repose sur un pourtour du lamage 46 portant la surface interne 47 de la paroi de la première oreille 30. La jupe cylindrique 55 comprend également une bordure inférieure 60 annulaire en butée contre un fond du lamage 46.

Sur corps de l’axe 43, la première portion 43a et la deuxième portion 43b présentent des diamètres différents définis par un premier épaulement 59. En particulier, le diamètre di de la première portion 43a est supérieur au diamètre d2 de la deuxième portion 43a. Le diamètre di de la première portion 43a est ajusté aux diamètres de la rotule ainsi qu’au diamètre interne de l’entretoise 50. En particulier, le diamètre di est ajusté au diamètre de l’orifice cylindrique 44 de la bague interne de rotule 38a et au diamètre du trou traversant de l’entretoise 50 pour le centrage du corps de l’axe 43. S’agissant de la deuxième portion 43b, celle-ci est vissée dans la douille 48 flottante. Dans le cas présent, la deuxième portion 43b est vissée dans le deuxième corps 481.

Lors du serrage de l’axe d’articulation 43 au moyen de la tête 45 de serrage, cette dernière plaque axialement la bague interne de rotule 38a sur l’entretoise 50, laquelle est en butée via la bordure inférieure 60 de sa jupe cylindrique 55 contre le fond du lamage 46. Le deuxième corps 48I de la douille 48 vient à engagement par vissage mutuel avec le premier corps 48E lors du serrage.

Ainsi est formée une liaison rigide au moyen d’organes mécaniques tel que la douille et l’entretoise traversées et centrées sur l’axe d’articulation 43 et sans jeu. L’entretoise 50 positionne précisément avec centrage l'axe 43 par un ajustement glissant.

Sur la figure 7, est illustré un dispositif d’articulation avec jeu dit souple entre une des première et deuxième extrémités 32, 33 d’un organe de liaison 21 et une chape 23. Cette chape 23 est solidaire du carter rotatif 9 ou de la virole annulaire 56. La configuration générale du dispositif d’articulation 22J souple est similaire au dispositif d’articulation rigide. Le dispositif d’articulation souple diffère du dispositif d’articulation rigide par la configuration de l’axe d’articulation 43 et de l’entretoise 50. Dans cette articulation, le corps de l’axe d’articulation 43 comprend également une première portion 43a et une deuxième portion 43b de diamètres différents définis par le premier épaulement 59. Comme cela est visible sur la figure 7, le diamètre di de la première portion 43a de l’axe est inférieur au diamètre de la bague interne de rotule 38a de manière à créer un jeu radial entre l’axe 43 et la bague interne de rotule 38a. La première portion 43a de l’axe d’articulation 43 comprend ici deux gorges 63 annulaires agencées sur la surface cylindrique externe 61 de l’axe 43. Ces gorges 63 sont en regard de la paroi interne de l’orifice cylindrique 44 de la bague interne de rotule 38a. Ces gorges 63 reçoivent des moyens d’amortissement configurés pour éviter les chocs permanents entre les pièces dus aux déplacements et aux vibrations du système 26. Dans le présent exemple, les moyens d’amortissement comprennent des éléments élastiquement déformables 64 permettant d’absorber les chocs axiaux dus au jeu radial entre l’axe d’articulation 43 et la bague interne de rotule 38a. Ces éléments 64 sont disposés entre la bague interne de rotule 38a et l’axe 43. Ces éléments élastiquement déformables 64 sont réalisés dans un matériau métallique ou dans un matériau polymère, tel qu’un élastomère. De manière avantageuse, mais non limitativement, les éléments élastiquement déformables 64 comprennent un joint, tel qu’un joint torique. Bien entendu, d’autres éléments assurant la même fonction sont envisageables.

L’entretoise 50 comprend un deuxième épaulement 62 agencé sur sa face cylindrique interne 49 destiné à coopérer avec le premier épaulement 59 de l’axe 43. Plus précisément, ce deuxième épaulement 62 est en butée contre le premier épaulement 59 de l’axe 43. De la sorte, un jeu axial est créé entre la tête 45 de l’axe 43 et un bord supérieur 66 de la bague interne de rotule 38a. Là encore des moyens d’amortissement sont prévus pour éviter les chocs entre les pièces. Ces moyens d’amortissement comportent des éléments élastiquement déformables. Ces éléments comprennent avantageusement, mais non limitativement, une rondelle 65 ondulée interposée radialement entre le bord supérieur 66 de la bague interne de rotule 38a et la tête 45 de l’axe 43. La bordure inférieure 60 de la jupe cylindrique 55 de l’entretoise 50 repose contre le fond du lamage 46.

Lors du serrage de l’axe d’articulation 43 au moyen de la tête 45 de serrage, la tête 45 de l’axe 43 ne vient plus en butée contre la bague interne de rotule 38a ce qui implique que cette dernière ne soit pas non plus en butée contre l’entretoise 50. La rondelle ondulée 65 vient assurer le maintien correct avec le jeu axial sans ballottement libre.

De manière avantageuse, les organes de liaison 21 sont des biellettes. Ces biellettes sont ici identiques et rigides. Suivant une variante de réalisation l’une des biellettes peut présenter des moyens de réglage de sa longueur.

Sur les figures 8 et 9 sont illustrées une première position extrême et une deuxième position extrême du système de changement de pas 26. Les première et deuxième positions extrêmes sont définies par les volumes minimaux et maximaux de fluide hydraulique occupant deux chambres à volume variable du moyen de commande 27. L’organe de liaison 21 relié à la virole 56 et au carter rotatif permet d’une part, de supporter la virole annulaire 56 et d’autre part, de permettre le déplacement en translation du corps mobile 29. Sur la figure 8, nous apercevons la virole annulaire 56 reliée au corps mobile 29 du moyen de commande 27 via le palier de transfert de charge 34.

Cette virole 56, comme décrit précédemment, est reliée au mécanisme de liaison 31 comprenant les bielles 37 agissant sur les pieds des pales via les arbres radiaux 12. La virole 56 occupe la première position extrême correspondant à une position dite de « reverse >> pour laquelle les pales participent au freinage de l'aéronef, sur un des principes connus d’action pour de l’inversion de poussée. L’organe de liaison 21 est relié via sa deuxième extrémité 33 à la virole annulaire 56 et via sa première extrémité 32 au carter rotatif (non représenté sur cette figure). Le carter rotatif 9 est situé radialement au-dessus de la virole 56. Dans cette position, l’organe de liaison 21, et en particulier son extrémité 32 reliée au carter rotatif 9, est radialement entre la virole 56 et le carter rotatif 9.

Sur la figure 9, la virole 56 occupe la deuxième position extrême dite de « mise en drapeau >> pour laquelle les pales sont alors effacées au mieux par rapport à la direction d'avance de l'avion, par exemple, lors de l’arrêt du moteur ou en cas de panne de la turbomachine. Dans cette position, l’extrémité 32 de l’organe de liaison 21 se trouve dans une position opposée axialement à la position dite reverse. L’extrémité 32 se trouve vers une partie médiane d’une biellette 37 car la virole 56 s’est décalée axialement ici vers l’aval par rapport au carter rotatif 9.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS

   Système de suspension (20) comprenant un premier élément annulaire à l’intérieur d’un deuxième élément annulaire de turbomachine caractérisé en ce que le système comprend au moins deux organes de liaison (21) répartis régulièrement à la circonférence des éléments annulaires par rapport à un axe de révolution desdits premier et deuxième éléments annulaires, chacun desdits organes de liaison (21) s’étend entre des première et deuxième extrémités (32, 33) pourvues chacune d’une rotule (38), les première et deuxième extrémités (32, 33) étant respectivement reliées au premier élément et au deuxième éléments annulaires au moyen d’un dispositif d’articulation (22R, 22J), chaque dispositif d’articulation (22R, 22J) comportant un axe d’articulation (43) porté par le premier ou le deuxième élément correspondant et traversant la rotule (38) correspondante, les rotules (38) de l’un unique desdits organes de liaison (21) étant traversées sensiblement sans jeu par l’axe d’articulation (43) et l’une des rotules (38) de l’autre desdits organes de liaison (21) étant traversées avec jeu.

   Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’un jeu radial et un jeu axial sont prévus entre l’axe d’articulation (43) et la rotule (38) traversée avec jeu.

   Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément et le deuxième élément annulaires comprennent des chapes (23, 23’) pourvues chacune d’au moins une première oreille (30), chaque première oreille (30) comportant un trou taraudé (41) dans lequel est logée une douille (48) flottante et un lamage (46) dans lequel est logée une entretoise (50) annulaire, la douille (48) flottante et l’entretoise (50) étant traversées coaxialement par l’axe d’articulation (43).

   Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la douille (48) flottante comprend un premier corps (48E) cylindrique et un deuxième corps (481) cylindrique concentriques et mobiles l’un par rapport à l’autre, le premier corps (48E) ayant un filetage externe coopérant avec un filetage du trou taraudé (41) et le deuxième corps (48I) ayant un alésage taraudé dont le filetage coopère avec un filetage externe de l’axe d’articulation (43).

   Système selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l’axe d’articulation (43) comprend une première portion (43a) et une deuxième portion (43b) de diamètres différents définissant un premier épaulement (59) et en ce que dans les rotules (38) traversées avec jeu, le diamètre (di) de la première portion (43a) de l’axe d’articulation (43a) est inférieur au diamètre de la rotule (38) de manière à créer le jeu radial entre l’axe d’articulation (43) et la rotule (38).

   Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que dans les rotules (38) traversées avec jeu, l’entretoise (50) comprend une face cylindrique interne (49) comportant un deuxième épaulement (62) en butée contre le premier épaulement (59) de manière à créer le jeu axial entre une tête (45) de l’axe d’articulation (43) et la rotule (38).

   Système selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens d’amortissement logés dans le jeu radial et dans le jeu axial.

   Système selon la revendication précédente et la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens amortisseurs comprennent un joint logé dans une gorge (60) annulaire agencée sur une surface cylindrique externe de l’axe d’articulation (43) et une rondelle ondulée (65) interposée radialement entre la rotule (38) et la tête (45) de l’axe d’articulation (43).

   Système selon la revendication 3, la revendication 4 et la revendication 5, caractérisé en ce que dans les rotules (38) traversées sensiblement sans jeu, le diamètre (di) de la première portion (43a) est ajusté aux diamètres de la rotule (38) et de l’entretoise (50), et la deuxième portion (43b) est vissée dans l’alésage taraudé du deuxième corps (48I).

   Turbomachine comprenant :

   - au moins un système de suspension (20) selon l’une quelconques des revendications précédentes

   - un carter annulaire rotatif (9) par rapport à un carter fixe (15) autour d’un axe longitudinal (X), et

   - un système de changement de pas (26) de pales d’une hélice (6, 7) monté entre le carter fixe (15) et le carter rotatif (9), le système de changement de pas (26) comprenant une virole annulaire (56) mobile en translation par rapport au carter rotatif (9) le long de l’axe (X), la virole annulaire (56) formant le premier élément annulaire et le carter annulaire (9) formant le deuxième élément annulaire, la virole annulaire (56) étant reliée au carter annulaire rotatif (9) via le système de suspension (20).

   47A

   29A 13A

   -12A

   11A