FR3109603A1

FR3109603A1 - Pignon avec un dispositif de lubrification

Info

Publication number: FR3109603A1
Application number: FR2004001A
Authority: FR
Inventors: Boris Pierre Marcel MORELLI; Jordane Emile André Peltier
Original assignee: Safran Transmission Systems SAS
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2040-04-22
Also published as: FR3109603B1

Abstract

Pignon avec un dispositif de lubrification L’objet de l’invention est un gicleur (4) de lubrifiant pour un engrenage (1) comprenant deux pignons (2, 3) dentés et disposés dans un carter (6), le gicleur (4) comprend du lubrifiant et est caractérisé en ce qu’il est fixé sur le carter (6) par des éléments de fixation (7) et comprend une entrée du lubrifiant (41) reliée à une partie arrondie (44) en contact avec l’intérieur des dents (20, 30) d’un des pignons, ladite partie arrondie (44) étant perforée d’au moins un trou de sortie (420) radial. On a ainsi un gicleur (4) avec une partie arrondie (44) à l’intérieur du pignon et muni d’au moins un jet qui va injecter du lubrifiant à côté des dents (20, 30) du pignon (2, 3), ce qui permet d’apporter du lubrifiant au plus près de l’engrènement et d’éviter toute interférence extérieure. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2

Description

Pignon avec un dispositif de lubrification

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

Le domaine technique de l’invention est celui des pignons et plus particulièrement ceux utilisés pour les turbomachines d’aéronef, en particulier ceux associés au domaine des systèmes d’entrainement d’accessoires ou « accessory gearbox » (ADT), et plus particulièrement au système de lubrification et au carter des boites de transfert ou « transfert gearbox » (TGB).

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION

Dans les turbomachines, une partie de la puissance générée est utilisée pour entraîner différents accessoires, nécessaires au fonctionnement de la turbomachine ou de l'aéronef, tels qu’un générateur électrique, une pompe de lubrification ou encore une pompe à carburant.

A cet effet, la turbomachine comporte généralement un boitier d'engrenage d'entrée (IGB : Inlet Gear Box), un arbre d'entraînement radial (RDS : Radial Drive Shaft), un boîtier d'engrenage de transfert (TGB : Transfer Gear Box) et un boitier d'engrenage d'accessoires (AGB : Accessory Gear Box) supportant les différents accessoires.

Lorsque l'arbre moteur est entraîné en rotation, il entraine mécaniquement les différents accessoires par l'intermédiaire de l’IGB, du RDS, du TGB puis de l’AGB. L’IGB et le TGB assurent un renvoi d'angle qui permet de passer d’un système de rotation longitudinal à un système de rotation transversal sur une même machine par des mécanismes d’engrenages. Les engrenages de l’IGB et de la TGB sont généralement carénés par un déflecteur en tôle qui permet d’orienter le flux d’air généré par la ventilation de l’engrènement afin, d’une part, de protéger les écoulements d’huile gravitaires environnants, et d’autre part, d’éliminer l’huile de lubrification des engrènements de flux d’air.

L’AGB transmet le mouvement de rotation aux différents accessoires par une combinaison d’engrenages appelée train d’engrenages. L'ensemble formé par l’AGB et les accessoires peut être positionné dans le carter de la turbomachine, à proximité de la soufflante dans une zone appelée « zone fan » ou encore dans une zone « core » c’est-à-dire dans une zone centrale de la turbomachine, autour du compresseur haute pression.

Dans les boites TGB, il est nécessaire pour des raisons de fonctionnement (grippage, échauffement…) de lubrifier l’engrènement. La vitesse de rotation des pignons est un facteur de mauvaise lubrification car elle empêche le jet du lubrifiant, envoyé par un gicleur, d’atteindre le point d’engrènement. Le jet du lubrifiant étant « coupé » par les dents avant d’arriver sur les flancs de dents.

Dans le cadre des études d’hybridation, les accessoires ADT sont amenées à avoir des vitesses de rotations supérieures aux pratiques habituelles, ce qui amplifie le phénomène.

Aujourd’hui pour lubrifier un engrènement de pignon on utilise le jet d’un gicleur qui vise l’engrènement par l’extérieur ce qui provoque des problèmes de barbotage et de barattage, pour résoudre ce problème on utilise un déflecteur tel que décrit dans les demandes FR 3 055 028 et FR 19 000 057. Cependant ce système n’est pas satisfaisant car à cause de la longueur du jet, trop éloigné des dents, ce jet est dévié ou « cassé » par le vent dû à la rotation des pignons. C’est pourquoi, pour garantir une lubrification suffisante il est alors nécessaire d’utiliser une quantité importante de lubrifiant.

L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant d’améliorer l’apport du lubrifiant sur l’engrènement tout en limitant la quantité de lubrifiant nécessaire.

L’ensemble d’engrenage selon l’invention est destiné à être disposé dans un carter comprenant un gicleur de lubrification et deux couronnes de pignons dentés, le gicleur étant destiné à être traversé par du lubrifiant et chaque couronne s’étendant radialement autour d’un axe X respectif, le gicleur étant caractérisé en ce qu’il est configuré pour être fixé sur le carter par des éléments de fixation et comprend une entrée du lubrifiant reliée à une partie arrondie en contact radialement à l’intérieur d’une couronne d’un des pignons, ladite partie arrondie étant perforée d’au moins un trou de sortie qui débouche dans une zone d’engrènement des deux pignons. On a ainsi un gicleur avec une partie arrondie à l’intérieur du pignon et muni d’au moins un jet qui va injecter du lubrifiant entre les des dents du pignon, ce qui permet d’apporter du lubrifiant au plus près de l’engrènement et d’éviter toute interférence avec les dentures et donc ne pas gêner l’engrènement.

Le trou de sortie pourra être orienté dans la même inclinaison que celle des dents.

On entend par intérieur des dents, la partie des dents la plus proche de l’axe de rotation du pignon.

Comme le gicleur est centré dans le pignon, il n’encombre pas l’engrenage. L’arrivée de lubrifiant est faite de préférence à proximité de la partie arrondie. Le lubrifiant est en général de l’huile.

Avantageusement, la partie arrondie est un secteur d’anneau de rayon r₁inférieur au rayon r₀de l’engrènement des dents dudit pignon. La quantité de lubrifiant utilisé est ainsi limitée. La taille du secteur angulaire sera préférentiellement supérieure à la zone d’engrènement des dents.

Avantageusement, la partie arrondie est annulaire de rayon r₁ou r’₁inférieur au rayon r₀ou r’₀d’engrènement des dents dudit pignon. Le lubrifiant peut ainsi circuler sur toute la périphérie intérieure des dents.

Avantageusement, la partie arrondie a une pluralité de trous de sortie et que le nombre de trous de sortie correspond au nombre de dents dudit pignon. Les dents du pignon équipé du gicleur sont ainsi toutes lubrifiées de façon uniforme

Avantageusement, chaque trou de sortie est placé radialement en vis-à-vis de l’engrènement des deux pignons. Le lubrifiant « pulsé » est appliqué directement à l’engrènement des deux pignons et une fois en contact avec les dentures, celui-ci est éjecté dans l’ensemble AGB, retourne par gravité dans le carter et est aspirée par une pompe.

Avantageusement, chaque trou de sortie débouche en pied de dent dudit pignon. L’éjection du lubrifiant en pied de dent permet à celui-ci de remonter sur la totalité des flancs des dents grâce à la force centrifuge du pignon.

Avantageusement, l’entrée du lubrifiant jouxte un des éléments de fixation du gicleur. Les éléments de fixations, par exemple des vis, sont répartis pour tenir convenablement le gicleur et éviter les vibrations. Préférentiellement, il y en aura au moins deux, l’un d’entre eux est placé au plus proche de l’arrivée de lubrifiant pour lui assurer une bonne étanchéité. La position de l’entrée de lubrifiant sera définie pour éviter d’avoir des canalisations trop longues ou des pièces de gicleur trop compliquées à usiner.

Avantageusement, le lubrifiant est sous pression. Le lubrifiant, par exemple de l’huile, arrive dans le gicleur sous pression, par exemple il vient du système d’huile d’ensemble AGB, souvent de la pompe à huile.

L’invention concerne également un boitier d’engrenage comprenant un ensemble d’engrenage disposé dans un carter avec au moins une des caractéristiques précédentes.

Le pignon peut être conique, en particulier pour les renvois d’angle des boites de transfert, mais il pourrait également être droit.

L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.

est un engrenage à renvoi d’angle avec un gicleur selon une première variante de l’invention ;

est un pignon de l’engrenage de la figure 1 ;

est une deuxième variante de l’engrenage de la figure 1 ;

est une deuxième variante du pignon de la figure 1 ;

est une coupe d’un engrenage à renvoi d’angle avec un dispositif de lubrification de la figure 3 ;

est une vue de face du gicleur de la figure 3 ;

est une coupe partielle d’un engrenage selon un autre mode de réalisation de l’invention ;

est une vue en coupe de la figure 7 ;

montre le détail IX de la figure 5.

DESCRIPTION DETAILLEE

Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.

L’engrenage 1 présenté sur les figures est une boite de transfert d’angle avec deux pignons coniques 2 et 3. Les deux pignons 2 et 3 sont creux.

Le premier pignon 2 est d’axe X et ses dents 20 sont placées sur un cône dans le prolongement d’une paroi cylindrique 25 d’axe X. L’intérieur des dents 20 forme un cercle de rayon r₀.

Le deuxième pignon 3 est d’axe Y et ses dents 30 sont placées à l’extérieur d’une paroi cylindrique 35 d’axe Y. L’intérieur des dents 30 forme un cercle de rayon r’₀.

Chaque pignon présente des dents 20 et 30 disposés sur le pourtour du pignon et inclinées respectivement par rapport à l’axe X et Y. Les dents 20 et 30 présentent également une courbure radiale.

Les dents 20 et 30 s’engrenant les unes avec les autres, un seul dispositif de lubrification est nécessaire pour les deux pignons. Il peut être situé indifféremment sur l’un ou l’autre des pignons.

Aux figures 1 à 6, le dispositif de lubrification est à l’intérieur du pignon 2 en vis-à-vis des dents, selon un premier mode de réalisation.

Dans la première variante, le gicleur 4 présente une partie arrondie 44 en forme d’arc de cercle et ne couvre qu’un secteur du pignon 2, celui couvrant la zone d’engrènement 5 des deux pignons. Le gicleur 4 a un rayon r₁.

Le gicleur comprend ici deux œillets de fixation 40 situés aux deux extrémités du secteur et destiné à fixer le gicleur 4 sur le carter 6 supportant les pignons 2 et 3. Il comprend une face avant 42 percée de trous de sortie 420 disposés radialement en vis-à-vis de la zone d’engrènement 5 et orientés avec une même inclinaison que les dents 20. Dans cet exemple les trous de sorties 420 sont multiples et limités à la zone d’engrènement 5. Les trous de sorties 420 pourraient être moins nombreux, le nombre de trous pourra être limité au nombre de dents engrenées en vis-à-vis voire jusqu’à un seul trou, ou au contraire répartis sur toute la face avant 42 du secteur.

La partie arrondie 44 est creuse afin de permettre la circulation du lubrifiant de l’entrée du lubrifiant 41 jusqu’aux trous de sortie 420 par une canalisation 43.

Le lubrifiant arrive par une entrée de lubrifiant 41 placée à proximité d’un œillet de fixation 40 du côté opposé aux dents 20. L’entrée de lubrifiant 41 est ainsi peu sujette aux vibrations dues, notamment, à la rotation des pignons. Le lubrifiant circule ensuite dans le secteur angulaire jusqu’aux trous de sortie 420

Dans la deuxième variante illustrée aux figures 3 à 6, on peut voir que le gicleur 4 est circulaire et continu circonférenciellement. Le gicleur 4 a un rayon r₁. Comme dans la première variante, les trous de sortie 420 sont limités à la zone d’engrènement 5 mais pourraient aussi être répartis sur toute la périphérie de la face avant 42.

Dans cette variante illustrée figures 3 à 5, le gicleur comprend trois œillets de fixation 40 répartis à équidistance les uns des autres. L’entrée de lubrifiant 41 jouxte un des œillets de fixation 40, ici un de ceux situé à proximité de la zone d’engrènement 5, de cette façon le lubrifiant est proche des trous de sortie 420. Si on veut avoir une meilleure lubrification il est possible de trouer toute la périphérie de la face avant 42 pour ainsi lubrifier ou refroidir toutes les dents du pignon 2.

A la figure 6, le gicleur 4 n’a que deux œillets de fixation 40 avec un élément de fixation, tel qu’une vis 7, vissée dans chacun de ces œillets afin de fixer le gicleur sur le carter 6.

Dans le deuxième mode de réalisation illustré aux figures 7 à 9, le gicleur 4 est placé sur deuxième pignon 3 d’axe Y. Il est de forme circulaire et présente un rayon r’₁. La paroi cylindrique 35 comprend une face extérieure 351 sur laquelle sont placés en saillie les dents 30 et le gicleur 4.

Le gicleur 4 est décalé vers l’avant par rapport aux dents 30. On considèrera ici que l’avant correspond à la gauche sur les figures et à la zone où les axes X et Y des deux pignons se coupent. Le gicleur est ainsi placé dans une zone qui n’encombre pas l’engrenage.

Dans ce mode de réalisation, le gicleur pourra indifféremment être circulaire ou limité à un secteur comme dans le premier mode de réalisation et avec les mêmes caractéristiques.

Le gicleur 4 comprend une entrée de lubrifiant 41 traversant le carter 6 et une canalisation 43 qui va jusqu’aux trous de sortie 420 placés en vis-à-vis de la zone d’engrènement 5.

Le lubrifiant arrive sous pression dans l’entrée de lubrifiant 41, le lubrifiant pourra être de façon connu de l’huile.

Nous allons maintenant décrire le mode de fonctionnement du dispositif de lubrification. Quand les pignons 2 et 3 sont en mouvement, un gicleur reçoit le lubrifiant sous pression qui va circuler à l’intérieur de la canalisation 43 jusqu’à arriver dans les trous de sortie 42, pour aller ensuite graisser toute la longueur des creux 200 et 300 entre les dents 20 et 30. Du fait de la force centrifuge, le lubrifiant, une fois en contact avec les dents, va être éjecté dans l’ensemble AGB, la rotation va permettre de lubrifier successivement toutes les dents si seul un secteur est couvert par le gicleur et retourner par gravité dans le carter où il est aspiré par une pompe à huile.

Le lubrifiant arrivant sous pression, il peut aussi refroidir les pignons 2 et 3, même si ceux ne tournent pas.

Le gicleur ayant des trous de sortie disposés en regard des dents, il n’y a pas de « coupe » du jet, ce qui permet d’avoir une alimentation en huile au juste besoin.

Claims

Ensemble d’engrenage destiné à être disposé dans un carter (6), comprenant un gicleur (4) de lubrification et deux couronne (20, 30) de pignons (2, 3) dentés, le gicleur (4) étant destiné à être traversé par du lubrifiant et chaque couronne (20, 30) s’étendant radialement autour d’un axe (X) respectif, le gicleur (4) étant caractérisé en ce qu’il est configuré pour être fixé sur le carter (6) par des éléments de fixation (7) et comprend une entrée du lubrifiant (41) reliée à une partie arrondie (44) en contact radialement à l’intérieur d’une couronne d’un des pignons, ladite partie arrondie (44) étant perforée d’au moins un trou de sortie (420) qui débouche dans une zone d’engrènement des deux pignons (2,3).
Ensemble d’engrenage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie arrondie (44) s’étend sur au moins un secteur d’anneau de rayon r₁inférieur au rayon r₀d’engrènement des dents (20, 30) dudit pignon.
Ensemble d’engrenage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie arrondie (44) est annulaire de rayon r₁inférieur au rayon r₀d’engrènement des dents (20, 30) dudit pignon (2, 3).
Ensemble d’engrenage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie arrondie (44) présente une pluralité de trous de sortie (420), et en ce que le nombre de trous de sortie correspond au nombre de dents (20, 30) dudit pignon.
Ensemble d’engrenage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque trou de sortie (420) est placé radialement en vis-à-vis de la zone d’engrènement (5) des deux pignons (2, 3).
Ensemble d’engrenage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque trou de sortie (420) débouche en pied de dent dudit pignon.
Ensemble d’engrenage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’entrée du lubrifiant (41) jouxte un des éléments de fixation (7) du gicleur (4).
Ensemble d’engrenage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le lubrifiant est de l’huile sous pression.
Boitier d’engrenage comprenant un carter (6) et un ensemble d’engrenage selon l’une des revendications précédentes disposé à l’intérieur du carter (6).