FR2965319A1 - Moyen d'accouplement flexible - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un moyen d'accouplement (10) s'étendant le long d'un axe de symétrie longitudinal (100) d'une première plaque (11) vers une deuxième plaque (12) reliées par un organe de liaison (20). Ledit organe de liaison (20) est pourvu d'un premier moyeu (21) solidaire de ladite première plaque (11) et d'un deuxième moyeu (22) solidaire de ladite deuxième plaque (12), une première section extrémale (21') du premier moyeu (21) étant reliée à une deuxième section extrémale (22') du deuxième moyeu (22) par un moyen liaison (30), ledit moyen de liaison (30) comportant un premier voile (31) reliant ladite première section extrémale (21') à une section maximale (33) dudit moyen de liaison (30), ledit moyen de liaison (30) ayant un deuxième voile (32) reliant une deuxième section extrémale (22') dudit deuxième moyeu (22) à ladite section maximale (33).
Description
Moyen d'accouplement flexible. La présente invention concerne un moyen d'accouplement flexible tolérant des déplacements angulaires et axiaux, permettant notamment de lier deux organes mécaniques, un arbre de transmission à une pièce mécanique telle qu'un turbomoteur de giravion par exemple. Par conséquent, l'invention se situe dans le domaine technique de la transmission de puissance d'un organe mécanique à un autre, notamment des organes mécaniques d'un giravion.
En effet, la plupart des giravions construits actuellement sont équipés d'au moins un turbomoteur à turbine libre. La puissance est alors prélevée sur un étage basse pression de la turbine libre, lequel étage est mécaniquement indépendant de l'ensemble du compresseur et de l'étage haute pression du turbomoteur. La turbine libre d'un turbomoteur tournant généralement entre 20 000 et 50 000 tours par minute, une boîte de réduction de la vitesse de rotation est nécessaire pour la liaison au rotor principal du giravion dont la vitesse de rotation est sensiblement comprise entre 200 et 400 tours par minute: il s'agit de la boîte de transmission principale de puissance dénommée parfois « boîte de transmission de puissance » et connue sous l'acronyme BTP. Dans ces conditions, le turbomoteur est relié à la boîte de transmission principale du giravion via au moins un arbre de transmission tournant autour de son axe de rotation à une vitesse souvent supérieure à 5000 tours par minute. De même, un giravion comporte en général un rotor arrière pour compenser le moment de réaction en lacet dû à l'entraînement mécanique du rotor principal et pour permettre le pilotage en lacet du giravion.
Par suite, au moins un arbre de transmission de puissance est en principe agencé entre la boîte de transmission principale et une boîte de transmission arrière de réduction de vitesse pour la prise de puissance du rotor arrière. Un tel arbre de transmission doit aussi être capable d'effectuer une rotation à une vitesse supérieure à 5000 tours par minute. Compte tenu des vitesses de rotation, l'arbre de transmission doit être solidement fixé par des moyens d'accouplement aux organes mécaniques qu'il doit mettre en relation.
De plus, ces moyens d'accouplement doivent permettre à l'arbre de transmission de transférer la puissance développée par un organe mécanique à un autre dans des conditions extrêmes, à savoir lorsque les organes mis en relation ne sont pas correctement alignés l'un par rapport à l'autre.
En effet, pour lutter contre les vibrations générées par les ensembles tournants, les giravions sont pourvus de dispositifs antivibratoires. Par suite, la boîte de transmission principale, voire même le turbomoteur du giravion sont équipés de dispositifs antivibratoires.
Ainsi, cette boîte de transmission et les turbomoteurs sont éventuellement libres d'effectuer des mouvements relatifs par rapport à la structure du giravion, afin de limiter les vibrations qu'ils génèrent. Les arbres de transmission agencés sur ces organes mécaniques doivent donc pouvoir fonctionner malgré ces déplacements notamment verticaux qui sont à l'origine de désalignements des organes concernés l'un par rapport à l'autre. On connaît par le document FR 1020765 des moyens d'accouplement autorisant ce type de désalignement.
Le moyen d'accouplement comporte une pluralité d'organes annulaires dont la section axiale est en forme de U. Chaque organe annulaire comporte deux plaques verticales, en vis-à-vis l'une de l'autre, qui sont pourvues d'une attache circulaire.
Un premier organe annulaire muni d'une plaque verticale pourvue d'une première attache circulaire est alors relié à un deuxième organe annulaire muni d'une plaque verticale pourvue d'une deuxième attache circulaire, en fixant la première attache circulaire à la deuxième attache circulaire à l'aide de boulons et d'écrous de blocage. Le moyen d'accouplement est alors agencé entre deux organes mécaniques tournants, un turbomoteur et un arbre de transmission par exemple. Lorsqu'un organe mécanique se déplace, le moyen d'accouplement se déforme de manière à ce que les organes mécaniques ne se bloquent pas. Par exemple, un turbomoteur continue donc par exemple à entraîner l'arbre de transmission, et donc la boîte de transmission principale d'un giravion, même en cas de désalignement des organes mécaniques. Bien entendu, le désalignement possible est éventuellement restreint à des limites prédéterminées Le document US500722 présente un moyen d'accouplement muni de deux plaques extrémales en forme de disques liées par un unique moyeu annulaire incurvé.
Le moyen d'accouplement peut être d'un seul tenant, et donc monobloc. En effet, on peut obtenir ce moyen d'accouplement en creusant une rainure dans un bloc de matière. Bien qu'efficace et séduisant, on note que ce moyen d'accouplement peut être délicat à élaborer.
En effet, pour autoriser un désalignement angulaire, le diamètre du moyeu peut être minimisé. Toutefois, il en résulte que le moyeu d'accouplement n'est alors pas à même de transmettre un couple important.
Une solution consiste à alors à renforcer un moyeu de faible diamètre en maximisant son épaisseur. Cependant, un tel renfort à un impact massique non négligeable. La présente invention a alors pour objet de proposer un moyen d'accouplement alternatif permettant de transmettre un 10 couple important tout en autorisant des désalignements angulaires. Selon l'invention, un moyen d'accouplement s'étend le long d'un axe de symétrie longitudinal d'une première plaque vers une deuxième plaque, la première plaque et la deuxième plaque étant reliées par un organe de liaison creux délimitant un espace interne. 15 Chaque plaque peut comprendre une attache extrémale, éventuellement circulaire apte à être fixée à un autre moyen d'accouplement ou encore à organe mécanique. L'invention est notamment remarquable en ce que l'organe de liaison est pourvu d'un premier moyeu solidaire de la première 20 plaque et d'un deuxième moyeu solidaire de la deuxième plaque, une première section extrémale du premier moyeu étant reliée à une deuxième section extrémale du deuxième moyeu par un moyen de liaison, le moyen de liaison comportant un premier voile reliant la première section extrémale à une section maximale du moyen de 25 liaison, le moyen de liaison ayant un deuxième voile reliant une deuxième section extrémale du deuxième moyeu à la section maximale, la section maximale étant la portion de l'organe de liaison la plus éloignée transversalement de l'axe de symétrie longitudinal.
Ainsi, l'invention met en oeuvre deux moyeux liés par une section dite « section maximale », la distance séparant la section maximale de l'axe de symétrie longitudinal selon une direction transversale perpendiculaire audit axe de symétrie longitudinal étant supérieure à la distance séparant chaque moyeu dudit axe de symétrie longitudinal selon une telle direction transversale. Par suite, le moyen d'accouplement comprend une zone d'accouplement de dimension importante au niveau de la section maximale. Ce moyen d'accouplement peut alors permettre la transmission d'un couple important en rotation autour de l'axe de symétrie longitudinal. De plus, les moyeux conservent des sections réduites par rapport à la section maximale. Ainsi, ces moyeux sont à même de se déformer angulairement.
Par conséquent, le moyen d'accouplement permet d'autoriser des déformations angulaires tout en transférant un couple important, sans pour autant posséder une masse importante. On note par ailleurs, qu'il est possible d'usiner le moyen d'accouplement par suppression de matière pour obtenir un moyen 20 d'accouplement d'un seul tenant. La présence de deux moyeux et d'un moyen de liaison confère une longueur relativement importante entre les plaques extrémales du moyen d'accouplement. Dès lors, un tel usinage peut être facilement réalisable. 25 L'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques additionnelles qui suivent. Selon un aspect de l'invention, au moins une des plaques est orthogonale à l'axe de symétrie longitudinal.
Selon un autre aspect de l'invention la première section extrémale décrivant un anneau ayant un premier diamètre centré sur l'axe de symétrie longitudinal, la deuxième section extrémale décrivant un anneau ayant un deuxième diamètre centré sur l'axe de symétrie longitudinal, la section maximale est un anneau ayant un diamètre maximal centré sur l'axe de symétrie longitudinal supérieur au premier diamètre et au deuxième diamètre. De plus, le premier moyeu peut être un anneau dont chaque section présente un même premier diamètre et/ ou le deuxième moyeu est anneau dont chaque section présente un même deuxième diamètre. Par ailleurs, le premier voile peut présenter une première épaisseur évolutive en allant de la première section extrémale vers la section maximale et/ ou le deuxième voile présente une deuxième épaisseur évolutive en allant de la deuxième section extrémale vers la section maximale. On note que l'on entend par « épaisseur », la distance séparant une paroi interne de chaque élément en regard audit espace interne et une paroi externe de chaque élément en regard de l'extérieur dudit moyen d'accouplement. L'épaisseur évolutive peut de plus être inférieure à une épaisseur fixe de chaque moyeu. Pour que la section maximale soit la section du moyen de liaison la plus éloigné de l'axe de symétrie longitudinal, chaque voile peut s'étendre longitudinalement le long de l'axe de symétrie longitudinal à partir d'une section extrémale d'un moyeu vers l'autre voile en s'éloignant de l'axe de symétrie longitudinal pour rejoindre la section maximale.
Les voiles évoluent donc longitudinalement l'un vers l'autre en s'éloignant de l'axe de symétrie longitudinal. Selon un premier mode de réalisation, au moins un voile a une forme tronconique.
Selon un deuxième mode de réalisation, au moins un voile est un cylindre obtenu à l'aide d'une génératrice courbe munie d'une forme convexe en regard de l'espace interne. Selon un troisième mode de réalisation, au moins un voile est un cylindre obtenu à l'aide d'une génératrice courbe munie d'une 10 forme concave en regard de l'espace interne. Par ailleurs, le moyen d'accouplement peut comporter un moyen de protection contre les chocs des voiles, un manchon en élastomère par exemple. L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de 15 détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent : - la figure 1, une coupe transversale d'un premier mode de réalisation préféré d'un moyen d'accouplement, 20 - la figure 2, une coupe transversale d'un deuxième mode de réalisation d'un moyen d'accouplement, - la figure 3, une coupe transversale d'un troisième mode de réalisation d'un moyen d'accouplement, et - la figure 4, une coupe transversale d'un quatrième mode 25 de réalisation d'un moyen d'accouplement.
Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d'une seule et même référence. On note que trois directions X, Y et Z orthogonales les unes par rapport aux autres sont représentées sur les figures.
La première direction X est dite longitudinale. La deuxième direction Y est dite transversale. Le terme « largeur » est relatif à une dimension transverse du dispositif selon cette direction transversale. Enfin, la troisième direction Z est aussi transversale. Le 10 terme « épaisseur » est relatif à une dimension en élévation du dispositif selon cette troisième direction sur les figures. La figure 1 présente un dispositif d'accouplement 3 pour lier deux organes mécaniques 1, 2, deux arbres de transmission par exemple. 15 Ce dispositif d'accouplement 3 est muni d'un moyen d'accouplement 10 s'étendant selon un axe de symétrie longitudinal 100. Toutefois, on comprend que le dispositif d'accouplement 3 pourrait comprendre une pluralité de moyens d'accouplement 10 disposés en série. 20 Le moyen d'accouplement 10 comprend une première plaque 11 munie d'une attache extrémale 11' à sa périphérie pour être fixée à un premier organe mécanique 1 par exemple. Ainsi, la première plaque 11 peut être un disque muni d'une attache circulaire 11' pourvue d'une pluralité de perçages 11" aptes à 25 coopérer avec des boulons par exemple. De même, le moyen d'accouplement 10 comprend une deuxième plaque 12 munie d'une attache extrémale 12' à sa périphérie pour être fixée à un deuxième organe mécanique 2 par exemple. Ainsi, la deuxième plaque 12 peut être un disque muni d'une attache circulaire 12' pourvue d'une pluralité de perçages 12" aptes à coopérer avec des boulons par exemple. La première plaque 11 et la deuxième plaque 12 sont 5 favorablement orthogonales à leur axe de symétrie longitudinal 100. A titre de variante, chaque plaque peut comporter une pluralité de bras s'étendant radialement par rapport à un axe de symétrie longitudinal par exemple. 10 De plus, le moyen d'accouplement 10 possède un organe de liaison 20 creux délimitant un espace interne 13, cet organe de liaison 20 reliant la première plaque 11 à la deuxième plaque 12. Contrairement au document US500722, le moyen de liaison ne comporte pas un unique moyeu. 15 Au contraire, ce moyen de liaison 20 est muni d'un premier moyeu 21 solidaire de la première plaque 11 et d'un deuxième moyeu 22 solidaire de la deuxième plaque 12. Dès lors, l'organe de liaison 20 comprend un moyen de liaison 30 liant le premier manchon 21 au deuxième manchon 22. 20 Plus précisément, le moyen de liaison 30 est pourvu d'un premier voile 31 et d'un deuxième voile 32 liés entre eux par une section maximale 33. Le premier moyeu 21 s'étend alors d'une extrémité fixée à la première plaque 11 vers une première section extrémale 21' fixée au premier voile 31, le deuxième moyeu 22 25 s'étendant d'une extrémité fixée à la deuxième plaque 12 vers une deuxième section extrémale 22' fixée au deuxième voile 32. Par conséquent, selon l'axe de symétrie longitudinal 100, le moyen d'accouplement 10 comporte successivement une première plaque 11, un premier moyeu 21, un premier voile 31 d'un moyen de liaison 30, une section maximale 33 du moyen de liaison 30, un deuxième voile 32 du moyen de liaison 30, un deuxième moyeu 22 puis une deuxième plaque 12.
Par ailleurs, la section maximale 33 est la portion de l'organe de liaison 20 la plus éloignée transversalement de l'axe de symétrie longitudinal 100, à savoir selon une direction perpendiculaire à l'axe de symétrie longitudinal 100. Ainsi, la distance minimale séparant la section maximale 33 de cet axe de symétrie longitudinal 100 est supérieure d'une part à la distance minimale séparant le premier moyeu 21 de cet axe de symétrie longitudinal 100, et d'autre part à la distance minimale séparant le deuxième moyeu 22 de cet axe de symétrie longitudinal 100. Par exemple, le premier moyeu 21 et donc la première section extrémale 21' sont des anneaux centrés sur l'axe de symétrie longitudinal 100 et présentant un premier diamètre D1. de même, le deuxième moyeu 22 et donc la deuxième section extrémale 22' sont éventuellement des anneaux centrés sur l'axe de symétrie longitudinal 100 et présentant un deuxième diamètre D2. La section maximale 33 est alors de forme annulaire en étant centrée sur l'axe de symétrie longitudinal 100, la section maximale 33 présentant un troisième diamètre D3 supérieur au premier diamètre D1 et au deuxième diamètre D2.
On note que le premier diamètre D1 et le deuxième diamètre D2 peuvent être égaux. Par ailleurs, le premier voile peut présenter une première épaisseur e1 évolutive, à savoir non constante, en allant de la première section extrémale 21' vers la section maximale 33. De même, le deuxième voile 22' peut présenter une deuxième épaisseur e2 évolutive en allant de la deuxième section extrémale 22' vers la section maximale 33. Chaque épaisseur évolutive e1, e2 est éventuellement 5 inférieure à une épaisseur fixe e01, e02 de chaque moyeu 21, 22. En raison de ses dimensions, le moyen de liaison 30 est susceptible de subir des chocs avec des éléments extérieurs. Dès lors, le moyen d'accouplement possède optionnellement un moyen de protection 60 de ce moyen de liaison 30, un manchon réalisé à 10 l'aide d'un matériau élastique par exemple. En outre, chaque voile s'étend pour se diriger vers l'autre voile d'une part longitudinalement selon l'axe de symétrie longitudinal 100 et, d'autre part transversalement pour s'éloigner de cet axe de symétrie longitudinal 100. 15 Chaque voile peut correspondre à un cylindre obtenu à l'aide d'une génératrice parcourant la section extrémale associée. Selon le premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, la génératrice est un segment présentant une inclinaison comprise entre 0 degrés et 90 degrés avec une droite parallèle 20 audit axe de symétrie longitudinal 100. Dès lors, le voile a une forme tronconique. Selon le deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 2, la génératrice est une courbe 51 munie d'une forme convexe en regard de l'espace interne 13, soit une parabole. 25 Selon le troisième mode de réalisation représenté sur la figure 3, la génératrice est une courbe 52 munie d'une forme concave en regard de l'espace interne 13.
Selon le quatrième mode de réalisation représenté sur la figure 4, la génératrice est munie d'une ligne brisée 53. Cette ligne brisée 53 peut comprendre un premier segment 54 s'étendant transversalement, plus précisément radialement par rapport à l'axe de symétrie longitudinal 100, puis un deuxième segment 54 s'étendant parallèlement à l'axe de symétrie longitudinal 100. Indépendamment du mode de réalisation, il est possible d'obtenir le moyen d'accouplement en usinant un unique bloc de matière, par un usinage chimique ou encore par une opération de tournage. Cependant, il est concevable de fabriquer séparément certains éléments et de les solidariser par des opérations de soudure par exemple. Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. II est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Moyen d'accouplement (10) s'étendant le long d'un axe de symétrie longitudinal (100) d'une première plaque (11) vers une deuxième plaque (12), la première plaque (Il) et la deuxième plaque (12) étant reliées par un organe de liaison (20) creux délimitant un espace interne (13). caractérisé en ce que ledit organe de liaison (20) est pourvu d'un premier moyeu (21) solidaire de ladite première plaque (11) et d'un deuxième moyeu (22) solidaire de ladite deuxième plaque (12), une première section extrémale (21') du premier moyeu (11) étant reliée à une deuxième section extrémale (22') du deuxième moyeu (22) par un moyen de liaison (30), ledit moyen de liaison (30) comportant un premier voile (31) reliant ladite première section extrémale (21') à une section maximale (33) dudit moyen de liaison (30), ledit moyen de liaison (30) ayant un deuxième voile (32) reliant une deuxième section extrémale (22') dudit deuxième moyeu (22) à ladite section maximale (33), ladite section maximale (33) étant la portion dudit organe de liaison la plus éloignée transversalement dudit axe de symétrie longitudinal (100).
- 2. Moyen d'accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une desdites plaques (11, 12) est orthogonale audit axe de symétrie longitudinal (100).
- 3. Moyen d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que, ladite première section extrémale (21') décrivant un anneau ayant un premier diamètre (D1) centré sur l'axe de symétrie longitudinal (100) , ladite deuxième section extrémale (22') décrivant un anneau ayant un deuxième diamètre(D2) centré sur l'axe de symétrie longitudinal (100), ladite section maximale (33) est un anneau ayant un diamètre maximal (D3) centré sur l'axe de symétrie longitudinal (100) supérieur au premier diamètre (D1) et au deuxième diamètre (D2).
- 4. Moyen d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier moyeu (21) est un anneau dont chaque section présente un premier diamètre (D1) et/ ou le deuxième moyeu (22) est un anneau dont chaque section présente un deuxième diamètre (D2).
- 5. Moyen d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit premier voile (31) présente une première épaisseur (e1) évolutive en allant de ladite première section extrémale (21') vers ladite section maximale (33) et/ ou ledit deuxième voile (22') présente une deuxième épaisseur (e2) évolutive en allant de ladite deuxième section extrémale (22') vers ladite section maximale (33).
- 6. Moyen d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite épaisseur évolutive (e1, e2) est inférieure à une épaisseur fixe (eO1, eO2) de chaque moyeu (21, 22).
- 7. Moyen d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque voile (31, 32) s'étend longitudinalement à partir d'une section extrémale (21', 22') d'unmoyeu (21, 22) en s'éloignant dudit axe de symétrie longitudinal (100) pour rejoindre la section maximale (33).
- 8. Moyen d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins un voile (31, 32) a une forme tronconique.
- 9. Moyen d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un voile (31, 32) est un cylindre 10 obtenu à l'aide d'une génératrice courbe (51) munie d'une forme convexe en regard dudit espace interne (13).
- 10. Moyen d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un voile (31, 32) est un cylindre 15 obtenu à l'aide d'une génératrice courbe (52) munie d'une forme concave en regard dudit espace interne (13).
- 11. Moyen d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un voile (31, 32) est un cylindre 20 obtenu à l'aide d'une génératrice (53) munie d'une ligne brisée.
- 12. Moyen d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de protection (60) contre les chocs desdits voiles (31, 32). 25
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