FR3150840A1 - Reducteur comportant un palier de guidage du solaire - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système d’accouplement (50) comprenant un arbre d’entrée (54) s’étendant suivant un axe longitudinal (X), un arbre de sortie (56) et un réducteur (52) couplant l’arbre d’entrée (54) à l’arbre de sortie (56), le réducteur étant un réducteur à train épicycloïdal comportant un solaire entraîné en rotation par l’arbre d’entrée (54), une couronne entourant le solaire (58) et une pluralité de satellites (57), portés par un porte-satellites, en prise avec le solaire (58) et la couronne, l’arbre de sortie (56) étant entraîné en rotation par l’un de la couronne et du porte-satellites (57), dans lequel le système d’accouplement (50) comprend en outre un palier (60) entouré au moins en partie par le solaire (58) et guidant le solaire (58) en rotation autour de l’axe longitudinal (X) par rapport à une structure fixe.
Figure pour l’abrégé : Fig. 4
Description
La présente invention concerne les réducteurs mécaniques et la gestion des désalignements entre un réducteur et l’arbre d’entrée couplé à ce dernier. La présente invention concerne plus particulièrement les systèmes propulsifs pour aéronef et la gestion des désalignements entre l’arbre de turbine et le réducteur de soufflante d’un tel système.
Les nouvelles générations de turbomachines à double flux, notamment celles ayant un haut taux de dilution, comportent un réducteur mécanique pour entraîner l’arbre d’une soufflante (aussi appelé fan). De manière usuelle, le réducteur a pour but de transformer la vitesse de rotation, relativement rapide, de l’arbre d’un rotor de turbine à gaz en une vitesse de rotation plus lente pour l’arbre entraînant la soufflante.
Le plus souvent, les réducteurs employés dans de telles turbomachines sont des réducteurs à train épicycloïdal comprenant un pignon central, appelé solaire, une couronne coaxiale au solaire, entourant ce dernier, et des pignons, appelés satellites, qui sont en prise entre le solaire et la couronne et sont maintenus par un châssis appelé porte-satellites. Classiquement, le solaire est entraîné en rotation par l’arbre de turbine et l’arbre de soufflante est entraîné en rotation par le porte-satellites (lorsque le réducteur est configuration épicycloïdale) ou par la couronne (lorsque le réducteur est en configuration planétaire).
Pour un fonctionnement optimal d’une telle turbomachine, les différents éléments qui sont reliés par un arbre doivent être parfaitement alignés entre eux et avec ledit arbre. Un désalignement trop important d’un arbre par rapport aux éléments auquel il est relié, notamment le réducteur, peut causer des dommages sur l’arbre en lui-même, pouvant aller jusqu’à la rupture de ce dernier, ou sur les éléments reliés à l’arbre qui peuvent s’user rapidement, notamment en raison de frottements. Cependant, un certain degré de désalignement, pouvant être horizontal et/ou vertical, et de déplacements axiaux au niveau d’un arbre étant inévitable, il est connu de positionner sur l’arbre un ou plusieurs dispositifs d’accouplement flexible. Ainsi, il est connu de positionner sur l’arbre de turbine, entre le palier amont et le réducteur, des dispositifs d’accouplement flexibles destinés à éviter que le désalignement entre le palier amont et le réducteur ne cause de dommages ou d’usure au niveau de l’arbre, de la turbine basse pression et/ou du réducteur, en particulier du solaire.
Ces dispositifs d’accouplement flexibles doivent répondre à des contraintes antagonistes. D'une part, ils doivent être suffisamment flexibles pour ne pas induire de surcharge excessive au niveau de la denture du solaire. D’autre part, ils doivent être suffisamment raides pour ne pas entrer en résonnance dans la plage de fonctionnement de la turbomachine.
Or, dans l’objectif de réduire la consommation de telles turbomachines, on cherche à minimiser l’encombrement des réducteurs tout en maximisant leur rapport de réduction, ce qui entraîne une réduction du niveau de charge pouvant être supporté par le solaire. Dans ces conditions, il devient de plus en plus difficile de dimensionner les dispositifs d’accouplement flexible de sorte qu’ils puissent satisfaire à la double contrainte précitée.
En particulier, les dispositifs d’accouplement flexible minimisent les désalignements axiaux mais ne permettent pas de limiter les désalignements radiaux au niveau du réducteur.
Un objectif de l’invention est de permettre le couplage d’un arbre de turbine à gaz à un réducteur de manière à réduire les charges transmises au pignon d’entrée tout en présentant une fréquence de résonnance qui se trouve hors de la plage de fonctionnement de la turbine à gaz.
A cet effet, l’invention a pour objet un système d’accouplement comprenant un arbre d’entrée s’étendant suivant un axe longitudinal, un arbre de sortie et un réducteur couplant l’arbre d’entrée à l’arbre de sortie, le réducteur étant un réducteur à train épicycloïdal comportant un solaire entraîné en rotation par l’arbre d’entrée, une couronne entourant le solaire et une pluralité de satellites, portés par un porte-satellites, en prise avec le solaire et la couronne, l’arbre de sortie étant entraîné en rotation par l’un de la couronne et du porte-satellites, dans lequel le système d’accouplement comprend en outre un palier entouré au moins en partie par le solaire et guidant le solaire en rotation autour de l’axe longitudinal par rapport à une structure fixe.
Le système d’accouplement décrit ci-dessus permet de limiter l’impact des déplacements radiaux de l’arbre d’entrée sur le réducteur. En effet, lors du fonctionnement du système d’accouplement, le pignon est maintenu radialement par le palier et les sollicitations radiales auxquelles il est soumis, notamment en raison des désalignements de l’arbre d’entrée, sont amorties. Ce maintien radial permet d’augmenter considérablement la fréquence du mode propre de flexion de l’arbre. Les charges supportées par le pignon d’entrée sont ainsi limitées ce qui évite une usure trop importante de ce dernier.
Lorsqu’il est dit que le palier est partiellement entouré par le solaire, cela signifie que le palier est entouré par le solaire sur au moins une partie de sa longueur. De préférence, le palier est entouré par le solaire sur toute sa longueur.
De préférence, l’un de la couronne et du porte-satellites sont fixes et l’arbre de sortie est entraîné en rotation par l’autre de la couronne et du porte-satellite. La structure fixe est alors celui de la couronne et du porte-satellite qui est fixe.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention pouvant être pris seuls ou en combinaison :
- le palier est un palier lisse et le système d’accouplement comporte en outre un dispositif d’alimentation en lubrifiant relié à un élément fixe et permettant d’injecter du lubrifiant à une interface entre le palier lisse et le solaire ; de préférence, l’élément fixe est un élément du réducteur, par exemple le porte-satellite ou la couronne ; l’interface est une zone située entre une surface extérieure du palier lisser et une surface intérieure du solaire et dans laquelle ces deux surfaces sont à une distance constante l’une de l’autre, cette distance étant d’au plus quelques millimètres ; ainsi, au niveau de l’interface, la surface intérieure du solaire et la surface extérieure du palier lisse ont des formes complémentaires ;
- le palier lisse comporte au moins un ensemble d’orifices reliés au dispositif d’alimentation en lubrifiant et débouchant à l’interface entre le palier et le solaire, ledit au moins un ensemble comportant au moins deux orifices ; ainsi, lorsque l’arbre d’entrée entraine en rotation le solaire, l’interface est alimentée en lubrifiant à différents endroits de sa circonférence au moyen des orifices puis est répartie sous l’effet de la rotation du solaire ; le lubrifiant est ainsi réparti de manière homogène au niveau de l’interface ;
- les orifices d’un ensemble sont répartis sur la circonférence du palier et dans un même plan radial s’étendant dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal ;
- le système d’accouplement comporte en outre au moins un dispositif de fixation, ledit dispositif de fixation étant relié au porte-satellites ; le dispositif de fixation peut notamment être relié au pivot du porte-satellite, par exemple par une portion allongée traversant le pivot selon un axe parallèle à l’axe longitudinal ; de préférence, le porte-satellite peut être fixe ;
- le dispositif d’alimentation en lubrifiant est intégré au dispositif de fixation ; de cette manière, l’encombrement est limité autour du palier et du réducteur ;
- le dispositif de fixation comporte une portion allongée traversant un pivot de porte-satellite selon un axe parallèle à l’axe longitudinal (X) et le dispositif d’alimentation en lubrifiant comporte un conduit d’alimentation s’étendant à l’intérieur de la portion allongée ;
- le dispositif d’alimentation comporte un conduit d’alimentation principal s’étendant à l’intérieur du palier lisse selon l’axe longitudinal, ledit conduit d’alimentation principal étant relié à chacun des orifices débouchant à l’interface par un conduit d’alimentation secondaire ; ainsi, les différents conduits d’alimentation secondaire sont alimentés par une source unique de lubrifiant ;
- le palier est un cylindre de diamètre constant ; l’interface s’étend alors sur une partie de la surface intérieure du solaire, et de préférence sur la totalité de la surface intérieure du solaire ; le palier est de préférence un palier lisse comprenant au moins un ensemble d’orifices ;
- le palier comporte une portion amont et une portion aval, la portion amont et la portion aval possédant chacune une interface avec le solaire et étant reliées entre elles par une portion centrale ayant une dimension radiale inférieure à une dimension radiale de la portion amont et de la portion aval ; le palier est de préférence un palier lisse et la portion amont et la portion aval comportent alors chacune au moins un ensemble d’orifices de manière à pouvoir lubrifier chacune des portions ;
- le palier comporte une portion tronconique amont et une portion tronconique aval reliées entre elles par leurs extrémités de plus petit diamètre dans une partie centrale, le solaire étant configuré pour comporter une interface avec l’une et l’autre des portions tronconiques amont et aval; un tel palier présente l’avantage de pourvoir maintenir le solaire de façon à limiter ses déplacements radiaux mais également ses déplacement axiaux ; le palier est de préférence un palier lisse et la partie centrale est munie d’au moins un ensemble d’orifices ;
- le palier est un palier lisse et le système d’accouplement comporte en outre un dispositif d’alimentation en lubrifiant relié à un élément fixe et permettant d’injecter du lubrifiant à une interface entre le palier lisse et le solaire ; de préférence, l’élément fixe est un élément du réducteur, par exemple le porte-satellite ou la couronne ; l’interface est une zone située entre une surface extérieure du palier lisser et une surface intérieure du solaire et dans laquelle ces deux surfaces sont à une distance constante l’une de l’autre, cette distance étant d’au plus quelques millimètres ; ainsi, au niveau de l’interface, la surface intérieure du solaire et la surface extérieure du palier lisse ont des formes complémentaires ;
- le palier lisse comporte au moins un ensemble d’orifices reliés au dispositif d’alimentation en lubrifiant et débouchant à l’interface entre le palier et le solaire, ledit au moins un ensemble comportant au moins deux orifices ; ainsi, lorsque l’arbre d’entrée entraine en rotation le solaire, l’interface est alimentée en lubrifiant à différents endroits de sa circonférence au moyen des orifices puis est répartie sous l’effet de la rotation du solaire ; le lubrifiant est ainsi réparti de manière homogène au niveau de l’interface ;
- les orifices d’un ensemble sont répartis sur la circonférence du palier et dans un même plan radial s’étendant dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal ;
- le système d’accouplement comporte en outre au moins un dispositif de fixation, ledit dispositif de fixation étant relié au porte-satellites ; le dispositif de fixation peut notamment être relié au pivot du porte-satellite, par exemple par une portion allongée traversant le pivot selon un axe parallèle à l’axe longitudinal ; de préférence, le porte-satellite peut être fixe ;
- le dispositif d’alimentation en lubrifiant est intégré au dispositif de fixation ; de cette manière, l’encombrement est limité autour du palier et du réducteur ;
- le dispositif de fixation comporte une portion allongée traversant un pivot de porte-satellite selon un axe parallèle à l’axe longitudinal (X) et le dispositif d’alimentation en lubrifiant comporte un conduit d’alimentation s’étendant à l’intérieur de la portion allongée ;
- le dispositif d’alimentation comporte un conduit d’alimentation principal s’étendant à l’intérieur du palier lisse selon l’axe longitudinal, ledit conduit d’alimentation principal étant relié à chacun des orifices débouchant à l’interface par un conduit d’alimentation secondaire ; ainsi, les différents conduits d’alimentation secondaire sont alimentés par une source unique de lubrifiant ;
- le palier est un cylindre de diamètre constant ; l’interface s’étend alors sur une partie de la surface intérieure du solaire, et de préférence sur la totalité de la surface intérieure du solaire ; le palier est de préférence un palier lisse comprenant au moins un ensemble d’orifices ;
- le palier comporte une portion amont et une portion aval, la portion amont et la portion aval possédant chacune une interface avec le solaire et étant reliées entre elles par une portion centrale ayant une dimension radiale inférieure à une dimension radiale de la portion amont et de la portion aval ; le palier est de préférence un palier lisse et la portion amont et la portion aval comportent alors chacune au moins un ensemble d’orifices de manière à pouvoir lubrifier chacune des portions ;
- le palier comporte une portion tronconique amont et une portion tronconique aval reliées entre elles par leurs extrémités de plus petit diamètre dans une partie centrale, le solaire étant configuré pour comporter une interface avec l’une et l’autre des portions tronconiques amont et aval; un tel palier présente l’avantage de pourvoir maintenir le solaire de façon à limiter ses déplacements radiaux mais également ses déplacement axiaux ; le palier est de préférence un palier lisse et la partie centrale est munie d’au moins un ensemble d’orifices ;
- l’arbre d’entrée est formé de plusieurs tronçons, dont un tronçon proximal couplé au solaire, un tronçon distal et un tronçon intermédiaire interposé entre les tronçons distal et proximal, l’arbre d’entrée comprenant en outre un dispositif d’accouplement flexible comprenant un premier et un deuxième organes d’accouplement flexible reliant le tronçon intermédiaire respectivement au tronçon distal et au tronçon proximal, chaque organe d’accouplement flexible autorisant les translations longitudinales et les rotations autour d’axes perpendiculaires à l’axe longitudinal, et en particulier n’autorisant que lesdites translations et rotations ; les organes d’accouplement flexible permettent d’absorber une partie des désalignements et/ou déplacements de l’arbre d’entrée et sont ainsi complémentaires du palier ; les désalignements et/ou déplacements de l’arbre d’entrée étant compensés par les organes d’accouplement flexibles et par le palier, la souplesse des organe d’accouplement peut être limitée de façon à éviter qu’ils n’entrent en résonnance dans la plage de fonctionnement du système propulsif dans lequel le système d’accouplement est placé ;
et
- chaque organe d’accouplement flexible comprend une première bague reliée au tronçon intermédiaire, une deuxième bague reliée à l’un des tronçons distal et proximal, une couronne entourant les première et deuxième bagues, une première structure annulaire souple interposée entre la première bague et la couronne et une deuxième structure annulaire souple interposée entre la deuxième bague et la couronne.
et
- chaque organe d’accouplement flexible comprend une première bague reliée au tronçon intermédiaire, une deuxième bague reliée à l’un des tronçons distal et proximal, une couronne entourant les première et deuxième bagues, une première structure annulaire souple interposée entre la première bague et la couronne et une deuxième structure annulaire souple interposée entre la deuxième bague et la couronne.
L’invention a également pour objet un système propulsif pour aéronef comportant un générateur de gaz, une soufflante et un système d’accouplement tel que celui précédemment décrit, l’arbre d’entrée étant entraîné en rotation par un rotor de générateur de gaz et l’arbre de sortie étant mobile en rotation conjointement avec un rotor de la soufflante.
L’invention a aussi pour objet un aéronef comportant un système d’accouplement ou un système propulsif tels que précédemment décrits.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
LaFIG. 1 est une vue schématique de dessus d’un aéronef selon un mode de réalisation de l’invention ;
LaFIG. 2 est une vue schématique en coupe partielle d’un système propulsif de l’aéronef de laFIG. 1 ;
LaFIG. 3 est une vue schématique d’un réducteur du système propulsif de laFIG. 2 ;
LaFIG. 4 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d’un système d’accouplement selon l’invention ;
LaFIG. 5 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d’un système d’accouplement selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
LaFIG. 5 est une vue schématique en coupe longitudinale d’un système d’accouplement selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
LaFIG. 5 est une vue schématique en coupe longitudinale d’un système d’accouplement selon un troisième mode de réalisation de l’invention ; et
LaFIG. 6 est une vue schématique en coupe longitudinale d’un système d’accouplement selon une variante de réalisation de l’invention.
Dans l’exemple représenté, l’aéronef 1 est un avion. Celui-ci comprend, de manière classique, un fuselage 4, un empennage 6 et deux ailes 8. Les systèmes propulsifs 10 sont ici au nombre de deux et sont chacun logés sous une aile 8 respective. En variante (non représentée), les systèmes propulsifs 10 sont disposés le long du fuselage 4, par exemple à proximité de l’empennage 6. En variante encore (également non représentée), l’aéronef 1 comprend un seul système propulsif 10 ou au moins trois systèmes propulsifs 10.
L’un des systèmes propulsifs 10 est représenté sur laFIG. 2 .
Sur laFIG. 2 , le système propulsif 1 présente une direction principale s’étendant selon un axe longitudinal X. Le système propulsif 1 comprend une section de soufflante 2 et un corps primaire 3, souvent appelé « générateur de gaz ».
La section de soufflante 2 comprend une soufflante 22 et un carter de soufflante 12. La soufflante 22 comprend un rotor de soufflante 9. Le carter de soufflante 12 entoure le rotor de soufflante 9. Le rotor de soufflante 9 est monté rotatif par rapport au carter de soufflante 12.
Le rotor de soufflante 9 comprend un moyeu de soufflante 13 et des aubes de soufflante 14 s’étendant radialement à partir du moyeu 13. Les aubes de soufflante 14 peuvent être fixes par rapport au moyeu de soufflante 13 ou présenter un calage variable. Dans ce dernier cas, chacune des aubes de soufflante 14 est montée pivotante par rapport au moyeu de soufflante 13 suivant un axe de calage et est reliée à un mécanisme de changement de pas monté dans le système propulsif 1. Le mécanisme de changement de pas permet d’ajuster l’angle de calage des aubes de soufflante 14 en fonction des phases de vol.
Dans cet exemple, la section de soufflante 2 comprend également un stator de soufflante 16 monté fixe sur le carter de soufflante 12. Le stator de soufflante 16 comprend des aubes fixes 17 généralement dénommées « aubes de sortie » (ou « OGV », pour « Outlet Guide Vane » en anglais).
Alternativement, les aubes de sortie 17 pourraient présenter un calage variable. Le cas échéant, et de manière similaire aux aubes de soufflante 14 du rotor de soufflante 9, le pied des aubes de sortie 17 est monté pivotant suivant un axe de calage et est relié à un mécanisme de changement de pas (non-représenté), le calage étant ajusté en fonction des phases de vol par le mécanisme de changement de pas.
Le corps primaire 3 comprend une section de compresseur 18, une chambre de combustion 6 et une section de turbine 19.
La section de compresseur 18 comprend un compresseur basse pression 4 et un compresseur haute pression 5.
La section de turbine 19 comprend une turbine haute pression 7 et une turbine basse pression 8.
Le système propulsif 1 comprend un arbre basse pression 54 reliant la turbine basse pression 4 au compresseur basse pression 8, l’arbre basse pression 54 étant monté rotatif par rapport à un carter 26 du corps primaire 3 autour de l’axe longitudinal X.
Lorsque le système propulsif 1 est en fonctionnement, la turbine basse pression 8 entraine en rotation le compresseur basse pression 4 par le biais de l’arbre basse pression 54.
Le système propulsif 1 comprend en outre un arbre haute pression 10 reliant la turbine haute pression 7 au compresseur haute pression 5, l’arbre haute pression 10 étant monté rotatif par rapport au carter 26 autour de l’axe longitudinal X. L’arbre haute pression 10 est coaxial avec l’arbre basse pression 54 et s’étend autour de l’arbre basse pression 54.
Lorsque le système propulsif 1 est en fonctionnement, la turbine haute pression 7 entraine en rotation le compresseur basse pression 4 par le biais de l’arbre basse pression 54.
Lorsque le système propulsif est en fonctionnement, un flux d’air F entrant dans le système propulsif 1 traverse la soufflante 22 puis est divisé entre un flux d’air primaire F1 et un flux d’air secondaire F2, qui circulent d’amont en aval dans le système propulsif 1.
Le flux d’air secondaire F2, appelé également « flux d’air de dérivation », s’écoule dans une veine secondaire, autour du corps primaire 3. Le flux d’air secondaire F2 permet de refroidir la périphérie du corps primaire 3 et sert à générer la majeure partie de la poussée fournie par le système propulsif 1.
Le flux d’air primaire F1 s’écoule dans une veine primaire 29 à l’intérieur du corps primaire 3, en passant successivement à travers la section de compresseur 18 (compresseur basse pression 4 et compresseur haute pression 5), la chambre de combustion 6 où il est mélangé avec du carburant pour servir de comburant, et la section de turbine 19 (turbine haute pression 7 et turbine basse pression 8).
Par ailleurs, la turbomachine 10 comporte un système d’accouplement 50 par lequel la turbine basse pression 8 entraine la soufflante 22 en rotation autour d’un axe X longitudinal, le système d’accouplement 50 comportant l’arbre basse pression 54. Le système d’accouplement 50 comprend un réducteur 52 permettant de coupler un arbre d’entrée, qui est l’arbre basse pression 54, avec un arbre de sortie 56 qui est l’arbre entrainant la soufflante 12.
En référence à laFIG. 3 , le réducteur 52 comporte un pignon d’entrée 58 qui est entrainé en rotation par l’arbre d’entrée 54.
De préférence, le réducteur 52 est, comme représenté, un réducteur à train épicycloïdal comportant un solaire constituant le pignon d’entrée 58, une couronne 53 entourant le solaire 58 et une pluralité de satellites 55, portés par un porte-satellites et en prise avec le solaire 58 et la couronne. L’un de la couronne 53 et du porte-satellites est fixe et l’arbre de sortie 56 est entraîné en rotation par l’autre de la couronne 53 et du porte-satellites.
En référence à laFIG. 4 , un système d’accouplement 50 selon l’invention, représenté partiellement sur laFIG. 4 , comporte en outre un palier 60 entouré au moins en partie par le solaire 58 et guidant le solaire 58 en rotation autour de l’axe longitudinal X par rapport à une structure fixe, notamment à un carter (non représenté) de la turbomachine 10. Une surface extérieure 65 du palier 60 est ainsi entourée par une surface intérieure 59 du solaire 58 formant ainsi une interface 61.
Le système d’accouplement décrit ci-dessus permet de limiter l’impact des déplacements radiaux de l’arbre d’entrée sur le réducteur. En effet, lors du fonctionnement du système d’accouplement, le solaire est maintenu radialement par le palier et les sollicitations radiales auxquelles il est soumis, notamment en raison des désalignements de l’arbre d’entrée, sont amorties. Ce maintien radial permet d’augmenter considérablement la fréquence du mode propre de flexion de l’arbre. Les charges supportées par le pignon d’entrée sont ainsi limitées ce qui évite une usure trop importante de ce dernier.
Le palier 60 peut avoir différentes formes selon une coupe longitudinale et possède une symétrie de révolution autour de l’axe longitudinal X.
Par ailleurs, le palier 60 est relié au réducteur 52 par celui de la couronne 53 ou du porte-satellites 57 qui est fixe. De préférence, le porte-satellites 57 est fixe et l’arbre de sortie 56 est entrainé en rotation par la couronne 53.
Le palier 60 est notamment relié au réducteur 52 par un premier dispositif de fixation 70 formé par une platine de fixation 72 positionnée à une extrémité amont du palier 60 et fixée au réducteur 52. De préférence, la platine de fixation 72 s’étend sensiblement suivant un plan perpendiculaire à l’axe de révolution X.
De préférence, le palier 60 est un palier lisse et la mobilité en rotation du solaire 58 par rapport au palier 60 est facilitée grâce à du lubrifiant (de préférence de l’huile) injecté au niveau d’une interface 61 entre le palier 60 et le solaire 58. L’huile injectée est alors en contact avec la surface extérieure 65 du palier 60 et avec la surface intérieure 59 du solaire 58 et permet à ces deux surfaces d’être mobiles l’une par rapport l’autre. Le système d’accouplement 50 comporte alors un dispositif d’alimentation en huile 62 qui est relié au réducteur et qui permet de pouvoir injecter de l’huile au niveau de l’interface 61.
Le dispositif d’alimentation en huile 62 comporte un conduit d’alimentation principal en huile 63 qui est relié, d’une part, à un réservoir d’huile 64, et, d’autre part, au palier 60. Dans le palier 60, le conduit d’alimentation principal 63 débouche au niveau de l’interface 61 au moyen d’orifices 67 situés sur la surface extérieure 65 du palier lisse 60.
Le palier lisse 60 comporte un ou plusieurs ensembles d’orifices 67, chaque ensemble comportant au moins deux orifices, de préférence répartis régulièrement autour de la circonférence du palier 60. Le palier lisse 60 peut comprendre par exemple un, deux ou trois ensembles d’orifices. Les orifices 67 de chaque ensemble sont situées dans un même plan radial qui s’étend de façon perpendiculaire à l’axe longitudinal.
Ainsi, l’interface 61 est alimentée en huile à différents endroits de sa circonférence et l’huile peut être répartie de manière homogène au niveau de l’interface 61. En effet, l’huile est injectée au moyen des orifices 67 puis est répartie sous l’effet de la rotation du solaire 58 autour du palier 60.
Selon une variante de réalisation possible, les ensembles d’orifices peuvent être répartis différemment, par exemple de manière alignée selon un axe longitudinal ou encore en quinconce.
Chaque orifice 67 est relié au conduit d’alimentation principal 63 par un conduit d’alimentation en huile secondaire 66 qui s’étend à l’intérieur du pallier 60. Ainsi, les différents conduits d’alimentation secondaire 66 sont alimentés par une source unique d’huile.
Dans ce mode de réalisation, le conduit d’alimentation principal en huile 63 est intégré à un deuxième dispositif de fixation qui est formé par la structure au travers de laquelle passe le conduit d’alimentation.
Selon une variante de réalisation possible, le dispositif d’alimentation en huile peut comprendre un ou plusieurs réservoirs d’huile permettant d’alimenter un ou plusieurs conduits d’alimentation principaux.
De préférence, le porte-satellite 57 est fixe et la couronne 53 entraine en rotation l’arbre de sortie 56. Le dispositif d’alimentation en huile 62 est alors relié au palier lisse 60 et au porte satellite 57.
Le dispositif d’alimentation 62 comporte un deuxième dispositif de fixation 68 à l’intérieur duquel s’étend le conduit d’alimentation principal 63. Le deuxième dispositif de fixation 68 comporte au moins une première portion allongée 69 insérée dans le palier lisse 60 en passant par son axe de révolution qui est l’axe longitudinal X.
De préférence, le deuxième dispositif de fixation 68 comporte également une deuxième portion allongée 74 passant par le pivot d’un des satellites 55 pour le traverser de l’amont vers l’aval selon un axe parallèle à l’axe longitudinal X. Cette deuxième portion allongée 74 permet également le passage du conduit d’alimentation principal 63. Le réservoir d’huile 64 est de préférence positionné en aval du réducteur 52 et est relié à la deuxième portion allongée 74 et au conduit d’alimentation principal 63. Le réservoir d’huile 64 peut également être positionné en amont du réducteur 52.
La première portion allongée 69 et la deuxième portion allongée 74 sont reliées par une troisième portion allongée 75 pouvant également être fixée au porte-satellite 57 mais pas nécessairement.
Le conduit d’alimentation principal 63 s’étend à l’intérieur de la première, de la deuxième et de la troisième portions allongées, et est connecté au réservoir d’huile 64.
Selon un premier mode de réalisation représenté sur laFIG. 5 , le palier lisse 60 est un cylindre de diamètre constant entouré par le solaire 58 sur toute sa longueur. Le palier lisse comporte un seul ensemble d’orifices 67 positionnés chacun à la surface du palier lisse 60 et étant chacun relié à un conduit d’alimentation secondaire 66. L’ensemble comporte au moins trois orifices répartis de façon régulière à la surface du palier 60. Les orifices 67 sont placés dans un plan radial P s’étendant de façon perpendiculaire à l’axe longitudinal X et positionné au centre du palier 60.
L’huile est ainsi injectée de manière à former un film homogène dans toute l’interface 61 entre le palier 60 et le solaire 58. De préférence, l’huile se répartie à partir des orifices 67 vers les extrémités du palier 60 sous l’effet de la rotation du solaire 58.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif d’alimentation en huile 62, le deuxième dispositif de fixation 68 et le premier dispositif de fixation 70 sont tels que décrits en référence à laFIG. 4 .
Dans un deuxième mode de réalisation représenté sur laFIG. 5 , le système d’accouplement diffère de celui du premier mode de réalisation en ce que le palier lisse 60 comporte une portion amont 76 et une portion aval 78 possédant chacune une interface avec le solaire. La portion amont 76 et la portion aval 78 sont reliées entre elles par une portion centrale 77 qui possède une dimension radiale inférieure à une dimension radiale de la portion amont et de la portion aval. Les portions amont 76 et aval 78 forment ainsi deux paliers axialement distants et de taille réduite et comportent chacune un ensemble d’orifices 67 tels que celui décrit pour le premier mode de réalisation. Les deux portions amont 76 et aval 78 permettent d’obtenir une interface totale de surface inférieure à celle du premier mode de réalisation, tout en permettant un guidage du solaire suffisant. Le fait d’avoir une interface réduite permet notamment d’utiliser moins d’huile.
Le premier dispositif de fixation 70 est relié à l’extrémité de la portion amont 76 opposée à la portion centrale 77.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif d’alimentation en huile 62 comporte deux embranchements vers les conduits d’alimentation secondaires 66, un premier embranchement 79 au niveau de la portion amont 77 et un deuxième embranchement 79’ au niveau de la portion aval 78.
Dans un troisième mode de réalisation représenté sur laFIG. 5 , le système d’accouplement 50 diffère de ceux des premier et deuxième modes de réalisation par la forme du palier lisse 60, par le deuxième dispositif de fixation 68 ainsi que par le dispositif d’alimentation en huile 62.
Dans ce troisième mode de réalisation, le palier lisse 60 comporte une portion tronconique amont 80 et une portion tronconique aval 82 reliées entre elles par leurs extrémités de plus petit diamètre dans une partie centrale 83. Le palier lisse 60 comporte alors un ensemble d’orifices 67 positionné au niveau de la partie centrale de manière que l’huile puisse être répartie vers chaque portion tronconique sous l’effet de la force centrifuge. Le premier dispositif de fixation 70 est alors relié à l’extrémité la plus large de la portion tronconique amont 80.
Un tel palier présente l’avantage de pourvoir maintenir le solaire 58 de façon à limiter ses déplacements radiaux mais également ses déplacement axiaux. Pour cela, le palier est configuré pour comporter une interface avec l’une et l’autre des portions tronconiques amont et aval et avoir ainsi une forme complémentaire de celle du palier lisse.
Dans ce mode de réalisation, le deuxième dispositif de fixation 68 est identique à celui du premier et du deuxième modes de réalisation mais comporte en outre une portion allongée additionnelle 84 s’étendant entre la première et la deuxième portions allongées 69 et 74 et selon un axe parallèle à ces deux portions. La portion allongée additionnelle 84 est fixée au porte-satellites 57 et fait partie des moyens de support du deuxième dispositif de fixation 68 sur le porte-satellites.
Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, le réservoir d’huile 64 est positionné en amont du réducteur 52 et le conduit d’alimentation principal 63 se connecte alors au deuxième dispositif de fixation 68 au niveau de la troisième portion 75.
Selon une variante de réalisation possible, le deuxième dispositif de fixation 68 et le dispositif d’alimentation en lubrifiant 62 peuvent être identiques à ceux du premier et du deuxième modes de réalisation, hormis les éléments situés dans le palier lisse 60 qui sont propres à chaque mode de réalisation.
Selon un quatrième mode de réalisation possible non représenté, le palier pourrait être de forme concave selon une vue en coupe longitudinale, la partie de plus grand diamètre étant située au milieu du palier. La surface intérieure du solaire 58 est alors de forme convexe de manière à épouser le palier et former une liaison rotule. Selon ce mode de réalisation, le palier permet de maintenir le solaire de façon à limiter ses déplacements radiaux mais également ses déplacements axiaux.
Selon une variante de réalisation possible, représentée sur laFIG. 6 et pouvant s’appliquer aux modes de réalisation précédemment décrits, l’arbre d’entrée 54 comporte un tronçon proximal 86 relié au solaire 58 du réducteur 52, un tronçon distal 88 relié à la turbine basse pression 8 et un tronçon intermédiaire 87 interposé entre les tronçons distal 88 et proximal 86. Par ailleurs, l’arbre d’entrée 54 comporte des organes d’accouplement flexible 89a,b reliant le tronçon intermédiaire 87, d’une part, au tronçon distal 88 et, d’autre part, au tronçon proximal 86.
En particulier, les organes d’accouplement flexible 89a,b comprennent un premier organe d’accouplement flexible 89a reliant le tronçon intermédiaire 76 au tronçon distal 78 de l’arbre 54 et un deuxième organe d’accouplement flexible 89b reliant le tronçon intermédiaire 76 au tronçon proximal 86.
Chaque organe d’accouplement flexible 89a,b est configuré pour permettre les translations longitudinales et les rotations autour d’axes perpendiculaires à l’axe longitudinal X. Les organes d’accouplement flexible 89a,b autorisent ainsi des désalignements et déplacements longitudinaux du solaire 58 relativement à l’arbre d’entrée 54, notamment relativement au tronçon distal 88, ce qui limite les charges subies par le solaire 58. Les organes d’accouplement flexible 89a,b forment notamment ensemble, entre le tronçon proximal 86 et le tronçon distal 88 de l’arbre d’entrée 54, une liaison d’accouplement relativement homocinétique, également appelée joint homocinétique.
Les organes d’accouplement flexible permettant d’absorber une partie des désalignements et/ou déplacements de l’arbre d’entrée, ils sont ainsi complémentaires du palier. Les désalignements et/ou déplacements de l’arbre d’entrée 54 étant compensés par les organes d’accouplement flexibles 89a,b et par le palier 60, la souplesse des organes d’accouplement peut être limitée de façon à éviter qu’ils n’entrent en résonnance dans la plage de fonctionnement du système propulsif dans lequel le système d’accouplement est placé
L’organe d’accouplement flexible aval 89a comprend une première bague 90a reliée au tronçon intermédiaire 76, une deuxième bague 91a reliée au tronçon distal 88 et une couronne 92a entourant les première et deuxième bagues 90a et 91a. Par ailleurs, l’organe d’accouplement flexible aval 89a comporte une première structure annulaire souple 93a interposée entre la première bague 90a et la couronne 92a et une deuxième structure annulaire souple 94a interposée entre la deuxième bague 81a et la couronne 92a.
L’organe d’accouplement flexible amont 89b est identique à l’organe d’accouplement flexible aval 89a excepté en ce que la deuxième bague 91b est reliée au tronçon proximal 86. Les références pour l’organe d’accouplement flexible amont 89b sont identiques à celle de l’organe d’accouplement flexible aval 89a mais sont indexées « b » au lieu de « a ».
Les organes d’accouplement flexible 89a,b permettent des mouvements relatifs entre le tronçon intermédiaire 87 et le tronçon distal 88, d’une part, et entre le tronçon intermédiaire 87 et le tronçon proximal 86, d’autre part, et ce, tout en limitant l’amplitude de ces mouvements. Les structures annulaires souples permettent d’absorber une partie des désalignements et/ou déplacements des tronçons les uns par rapport aux autres par des déformations élastiques.
De préférence, les structures annulaires souples 93a, 93b, 94a et 94b sont chacune formées par une membrane circulaire métallique pleine percée en son centre de façon à permettre une bonne transmission du couple autour de l’axe longitudinal et également de façon à avoir une bonne tenue dans le temps.
Les organes d’accouplement flexible aval 89a et amont 89b constituent ce qui est couramment appelé des « flectors ». Ils sont formés, dans ce mode de réalisation, par un joint d’arbre longitudinal à double membrane, chaque membrane présentant une forme de disque s’étendant radialement par rapport à l’arbre. Ils peuvent également être formés par un autre type de joint d’arbre longitudinal comme par exemple un joint d’arbre longitudinal à membranes multiples ou un joint d’accouplement à membranes métalliques.
Par ailleurs, selon une variante possible non représentée, l’arbre d’entrée 54 peut être formé d’une pièce. Les organes d’accouplement flexibles aval et amont 89a, 89b sont alors des organes monobloc pouvant être formés par des portions radialement élargies de l’arbre d’entrée 54. Ils sont typiquement usinés dans la masse de l’arbre d’entrée 54.
Avantageusement, le palier 60 de l’arbre d’entrée 54 au solaire 58 permet de dimensionner les organes d’accouplement flexibles 89a et 89b, de sorte que leur fréquence de résonnance soit située hors de la plage de fonctionnement du système propulsif 10. En effet, les organes d’accouplement flexible permettent d’absorber une partie des désalignements et/ou déplacements de l’arbre d’entrée et sont ainsi complémentaires du palier. Les désalignements et/ou déplacements de l’arbre d’entrée sont ainsi compensés par l’ensemble des organes d’accouplement flexibles et du palier, et la souplesse de chaque organe d’accouplement peut alors être limitée de façon à éviter qu’ils n’entrent en résonnance dans la plage de fonctionnement du système propulsif dans lequel le système d’accouplement est placé.
Claims (13)
- Système d’accouplement (50) comprenant un arbre d’entrée (54) s’étendant suivant un axe longitudinal (X), un arbre de sortie (56) et un réducteur (52) couplant l’arbre d’entrée (54) à l’arbre de sortie (56), le réducteur étant un réducteur à train épicycloïdal comportant un solaire entraîné en rotation par l’arbre d’entrée (54), une couronne entourant le solaire (58) et une pluralité de satellites (57), portés par un porte-satellites, en prise avec le solaire (58) et la couronne, l’arbre de sortie (56) étant entraîné en rotation par l’un de la couronne et du porte-satellites (57), dans lequel le système d’accouplement (50) comprend en outre un palier (60) entouré au moins en partie par le solaire (58) et guidant le solaire (58) en rotation autour de l’axe longitudinal (X) par rapport à une structure fixe.
- Système d’accouplement selon la revendication 1, dans lequel le palier (60) est un palier lisse, le système d’accouplement (50) comportant en outre un dispositif d’alimentation en lubrifiant (62) relié à un élément fixe (52) et permettant d’injecter du lubrifiant à une interface (59) entre le palier lisse (60) et le solaire (58).
- Système d’accouplement selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le système d’accouplement (50) comporte en outre au moins un dispositif de fixation, ledit dispositif de fixation étant relié au porte-satellites.
- Système d’accouplement selon les revendications 2 et 3, dans lequel le dispositif d’alimentation en lubrifiant est intégré au dispositif de fixation.
- Système d’accouplement selon la revendication 4, dans lequel le dispositif de fixation comporte une portion allongée traversant un pivot de porte-satellite selon un axe parallèle à l’axe longitudinal (X) et dans lequel le dispositif d’alimentation en lubrifiant comporte un conduit d’alimentation s’étendant à l’intérieur de la portion allongée.
- Système d’accouplement selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel le dispositif d’alimentation (62) comporte un conduit d’alimentation principal (63) s’étendant à l’intérieur du palier lisse (60) selon l’axe longitudinal (X), ledit conduit d’alimentation principal (63) étant relié à des orifices débouchant à l’interface (59) par un conduit d’alimentation secondaire (66).
- Système d’accouplement selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le palier est un cylindre de diamètre constant.
- Système d’accouplement selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le palier comporte une portion amont (76) et une portion aval (78), la portion amont et la portion aval possédant chacune une interface avec le solaire et étant reliées entre elles par une portion centrale (77) ayant une dimension radiale inférieure à une dimension radiale de la portion amont et de la portion aval.
- Système d’accouplement selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le palier lisse (60) comporte une portion tronconique amont (80) et une portion tronconique aval (82) reliées entre elles par leurs extrémités de plus petit diamètre dans une partie centrale (83), le solaire étant configuré pour comporter une interface avec l’une et l’autre des portions tronconiques amont et aval.
- Système d’accouplement selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l’arbre d’entrée (54) est formé de plusieurs tronçons, dont un tronçon proximal (86) couplé au solaire (58), un tronçon distal (88) et un tronçon intermédiaire (87) interposé entre les tronçons distal (88) et proximal (86), l’arbre d’entrée (54) comprenant en outre un dispositif d’accouplement flexible (100) comprenant un premier et un deuxième organes d’accouplement flexible (89a, 89b) reliant le tronçon intermédiaire (87) respectivement au tronçon distal (88) et au tronçon proximal (86), chaque organe d’accouplement flexible (89a, 89b) autorisant les translations longitudinales et les rotations autour d’axes perpendiculaires à l’axe longitudinal.
- Système d’accouplement selon la revendication 9, dans lequel chaque organe d’accouplement flexible (89a et 89b) comprend une première bague (90a, 90b) reliée au tronçon intermédiaire (76), une deuxième bague (91a, 91b) reliée à l’un des tronçons distal et proximal (88, 86), une couronne (92a, 92b) entourant les première et deuxième bagues, une première structure annulaire (93a, 93b) souple interposée entre la première bague et la couronne et une deuxième structure annulaire (94a, 94b) souple interposée entre la deuxième bague et la couronne.
- Système propulsif (10) pour aéronef comportant un générateur de gaz, une soufflante (12) et un système d’accouplement (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, l’arbre d’entrée (54) étant entraîné en rotation par un rotor de générateur de gaz (38) et l’arbre de sortie (56) étant mobile en rotation conjointement avec un rotor de la soufflante.
- Aéronef comportant un système d’accouplement selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 ou un système propulsif selon la revendication 12.
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