FR3020854A1 - Reducteur de vitesse a lignes intermediaires de transmission - Google Patents

Abstract

Réducteur de vitesse (10) à deux lignes intermédiaires de transmission (16), en particulier pour une turbomachine, comprenant une ligne d'entrée (12) et une ligne de sortie (14) entraînée par la ligne d'entrée par l'intermédiaire desdites lignes intermédiaires de transmission, ces lignes intermédiaires de transmission étant parallèles et comportant chacune un pignon d'entrée (26) engrainé avec la ligne d'entrée, les pignons d'entrée des deux lignes intermédiaires de transmission étant sensiblement identiques et coplanaires, caractérisé en ce que les axes (C) de rotation des pignons d'entrée s'étendent dans un plan (D) décalé par rapport à l'axe (B) de rotation de la ligne d'entrée.

Description

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un réducteur de vitesse à lignes intermédiaires de transmission, en particulier pour une turbomachine. ETAT DE L'ART Une turbomachine peut comprendre un ou plusieurs réducteurs mécaniques de vitesse. C'est notamment le cas d'un turbopropulseur dont l'hélice est entraînée en rotation par un arbre de turbine par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse. Il existe plusieurs types de réducteur de vitesse tels que les réducteurs à trains épicycloïdaux, à chaines, à vis sans fin, à lignes intermédiaires d'entrainement, etc. La présente invention concerne essentiellement un réducteur à lignes intermédiaires de transmission (aussi appelé réducteur composé ou « compound »). Dans la technique actuelle, un réducteur de vitesse de ce type comprend une ligne d'entrée et une ligne de sortie entraînée par la ligne d'entrée par l'intermédiaire de deux lignes intermédiaires de transmission. La puissance transmise par la ligne d'entrée est séparée entre les lignes intermédiaires avant d'être transférée à la ligne de sortie. Les lignes intermédiaires de transmission sont parallèles et comportent chacune un arbre portant un pignon d'entrée engrainé avec la ligne d'entrée et un pignon de sortie engrainé avec la ligne de sortie. Les pignons d'entrée des deux lignes intermédiaires de transmission sont identiques et coplanaires. De plus, les axes de rotation des deux lignes intermédiaires et de la ligne d'entrée s'étendent dans un même plan dans la technique actuelle.

Le rapport de réduction de vitesse entre la ligne d'entrée et la ligne de sortie dépend notamment du nombre de dents des pignons d'entrée et de sortie des lignes intermédiaires. Cette architecture permet une réduction de vitesse importante dans un espace confiné et avec une masse maitrisée.

Afin de garantir le montage, les conditions de montage suivantes doivent être respectées : une relation particulière entre le nombre de dents des pignons et la géométrie du réducteur, les dentures des pignons doivent être indexées, et les pignons d'entrée doivent être identiques. Dans la technique actuelle, les axes de rotation des pignons d'entrée et de la ligne d'entrée sont situés dans un même plan horizontal pour simplifier le calcul de la localisation des pignons et de la ligne d'entrée et des conditions de montage, ainsi que de l'indexage des dentures. Toutefois, ce principe limite les possibilités d'architecture, en particulier en termes de masse et d'encombrement. De plus, sur la ligne d'entrée, les efforts d'engrènement sont parfaitement symétriques par rapport à son axe de rotation. La résultante de ces efforts est nulle, et ne permet donc pas de charger les roulements, ce qui peut être problématique en particulier à haute vitesse. La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème.

EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose un réducteur de vitesse à deux lignes intermédiaires de transmission, en particulier pour une turbomachine, comprenant une ligne d'entrée et une ligne de sortie entraînée par la ligne d'entrée par l'intermédiaire desdites lignes intermédiaires de transmission, ces lignes intermédiaires de transmission étant parallèles et comportant chacune un pignon d'entrée engrainé avec la ligne d'entrée, les pignons d'entrée des deux lignes intermédiaires de transmission étant sensiblement identiques et coplanaires, caractérisé en ce que les axes de rotation des pignons d'entrée s'étendent dans un plan décalé par rapport à l'axe de rotation de la ligne d'entrée. Le décalage des pignons d'entrée par rapport à la ligne d'entrée introduit un paramètre supplémentaire dans les équations de positionnement et de montage du réducteur. Cela complexifie les équations mais permet d'obtenir des solutions d'architecture n'existant pas avec des pignons et ligne d'entrée alignés ou coplanaires. L'invention permet notamment une plus grande latitude sur l'offset (distance entre l'axe de la ligne d'entrée et l'axe de la ligne de sortie), ce qui est particulièrement avantageux lors d'une phase de conception du réducteur. En effet, lors d'une phase de conception, la technique antérieure n'autorise pas de modification continue de l'offset et une redéfinition complète du réducteur peut s'avérer nécessaire. Certaines valeurs d'offset sont impossibles à atteindre, étant donné qu'il existe un nombre fini de solution, dépendant du nombre de dents. La présente invention permet d'autoriser ce changement continu et simplifie donc la phase de conception d'un réducteur à lignes intermédiaires de transmission. En effet, le paramètre supplémentaire de décalage introduit permet un nombre infini de solution et donc une infinité de valeurs d'offset. Le fait de décaler les pignons peut apporter les gains suivants : - un plus grand choix d'architecture, et une possibilité de s'adapter finement à n'importe quels paramètres d'offset, - une possibilité de gagner en encombrement (gain de 1 à 3% en masse et encombrement sur certaines simulations), - le fait de décaler la ligne d'entrée dissymétrise les efforts d'engrènement vu par la ligne d'entrée ; il en résulte un effort résultant repris par les roulements de la ligne d'entrée, ce qui permet d'éviter les risques d'endommagement de ces roulements dues à la combinaison faible charge / haute vitesse. Chaque ligne intermédiaire de transmission peut comporter un pignon de sortie engrainé avec un pignon de la ligne de sortie. Le nombre de dents de chaque pignon d'entrée peut être inférieur au nombre de dents du pignon de la ligne de sortie. La ligne d'entrée peut comprendre un pignon engrainé avec les pignons d'entrée des lignes intermédiaires de transmission. Les axes de rotation des pignons d'entrée sont alors situés dans un plan décalé par rapport à l'axe de rotation du pignon de la ligne d'entrée.

Le nombre de dents de chaque pignon d'entrée peut être supérieur au nombre de dents du pignon de la ligne d'entrée.

De préférence, le plan (des axes de rotation des pignons d'entrée) est décalé du côté de l'axe de rotation de la ligne de sortie. Le plan (des axes de rotation des pignons d'entrée) est de préférence sensiblement perpendiculaire à un plan dans lequel s'étendent les axes de rotation des lignes d'entrée et de sortie. Le plan (des axes de rotation des pignons d'entrée) est de préférence sensiblement parallèle à l'axe de rotation de la ligne d'entrée. Avantageusement, le plan (des axes de rotation des pignons d'entrée) forme un angle compris entre 0,1 et 5°, d de préférence entre 0,5 et 2,5°, avec un autre plan dans lequel s'étendentles axes de rotation de la ligne d'entrée et de l'un des pignons d'entrée. Cet angle est dit positif lorsque le plan (des axes de rotation des pignons d'entrée) est décalé du côté de l'axe de rotation de la ligne de sortie, comme indiqué dans ce qui précède.

La présente invention concerne également une turbomachine, comportant au moins un réducteur tel que décrit ci-dessus. La présente invention concerne encore une utilisation d'un réducteur tel que décrit ci-dessus dans une turbomachine. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue très schématique en perspective d'un réducteur de vitesse à deux lignes intermédiaires de transmission, et - la figure 2 est une vue schématique d'un réducteur de vitesse à deux lignes intermédiaires de transmission, selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 représente de manière schématique un réducteur 10 de vitesse à deux lignes intermédiaires de transmission, ce réducteur 10 comportant pour l'essentiel quatre parties : une ligne d'entrée 12, une ligne de sortie 14 et deux lignes intermédiaires de transmission 16 qui sont entrainées par la ligne d'entrée 12 et entraînent à leur tour la ligne de sortie 14. Les différentes parties 12, 14, 16 du réducteur sont en général montées dans un carter du réducteur qui n'est pas représenté ici, ce carter comportant un premier orifice pour le passage de la ligne d'entrée et son raccordement à un premier élément d'une turbomachine par exemple, et un second orifice pour le passage de la ligne de sortie et son raccordement à un second élément de la turbomachine. Le premier élément est par exemple un arbre de turbine de la turbomachine et le second élément est un arbre d'entraînement d'une hélice de cette turbomachine. La ligne d'entrée 12 comprend un arbre 18 portant à une extrémité un pignon 20 à denture externe. Le pignon 20 et l'arbre 18 sont coaxiaux et tournent autour d'un même axe noté B.

La ligne de sortie 14 comprend un arbre 22 portant à une extrémité un pignon 24 à denture externe. Le pignon 24 et l'arbre 22 sont coaxiaux et tournent autour d'un même axe noté A. Ils tournent ici dans le même sens de rotation que le pignon 20 et l'arbre 18 de la ligne d'entrée. Les lignes d'entrée et de sortie 12, 14 sont parallèles. Leurs axes de rotation A, B sont donc parallèles. Les lignes intermédiaires de transmission 16 sont sensiblement parallèles et identiques. Chaque ligne 16 comporte un arbre 25 qui porte un pignon d'entrée 26 à une première extrémité et un pignon de sortie 28 à une seconde extrémité. Les pignons de sortie 28 sont engrenés avec le pignon 24 de la ligne de sortie 14. Les pignons de sortie 28 ont ici un diamètre et un nombre de dents inférieurs à ceux du pignon 24, et également inférieurs à ceux des pignons d'entrée 26. Les pignons d'entrée 26 sont engrenés avec le pignon 20 de la ligne d'entrée 12. Les pignons d'entrée 26 ont ici un diamètre et un nombre de dents inférieurs à ceux du pignon 24, mais supérieurs à ceux du pignon 20.

Chaque arbre 25 et ses pignons 26, 28 sont coaxiaux et tournent autour d'un même axe noté C. Dans la technique antérieure, les axes B et C sont coplanaires, ce qui génère des inconvénients décrits plus haut.

Selon l'invention, et comme représenté en figure 2, les axes C s'étendent dans un plan D qui est décalé par rapport à l'axe B. Le plan D est ici sensiblement parallèle à l'axe B. On note E le plan sensiblement horizontal passant par l'axe B. On constate que le plan D est sensiblement parallèle au plan E, c'est-à-dire que le plan D est sensiblement horizontal.

On note en outre F le plan dans lequel s'étendent les axes A et B. ce plan F est sensiblement vertical. On constate que le plan D est sensiblement perpendiculaire au plan F. On constate en outre que le plan D est décalé de l'axe B et du plan E, du côté de l'axe A. L'invention présente de nombreux avantages. Par exemple, pour un offset fixe, c'est-à-dire pour un entraxe entre les lignes d'entrée 12 et de sortie 14 (distance entre A et B) déterminé à l'avance, le décalage du plan D vis-à-vis de l'axe B, en direction de l'axe A, permet de rapprocher les lignes intermédiaires 16 de la ligne de sortie 14, et donc de diminuer l'encombrement du réducteur ainsi que sa masse. Dans un autre exemple, pour une position donnée des lignes intermédiaires 16 (plan D fixé), le décalage de l'axe B vis-à-vis du plan D, dans une direction opposée à l'axe A, permet d'éloigner les axes A et B l'un de l'autre et donc d'augmenter l'offset du réducteur. Cela permet également de rapprocher les axes C l'un de l'autre, et donc de réduire l'encombrement.

Le décalage du plan D vis-à-vis de l'axe B peut être quantifié par la mesure d'un angle Ô entre le plan D d'une part et une droite 30 passant par l'axe B et l'un des axes C d'autre part. Cet angle est mesuré dans un plan perpendiculaire aux axes B et C, qui est ici le plan du dessin. On peut également mesurer cet angle entre le plan D d'une part et un autre plan 30' dans lequel s'étendent les axes B et C d'autre part.

De façon préférée, l'angle Ô est compris entre 0,5 et 2,5°. Cette plage de valeurs permet d'optimiser la masse et l'encombrement du réducteur. Dans l'exemple représenté, cet angle est positif car le décalage est effectué par déplacement des pignons d'entrée 26 vers la ligne de sortie 14. Dans le cas contraire, envisageable, où le décalage serait effectué par déplacement des pignons d'entrée 26 du côté opposé à la ligne de sortie 14, l'angle Ô serait négatif. Bien entendu, l'invention s'applique également à un multiplicateur : un multiplicateur étant un réducteur dont on a inversé les lignes d'entrée et 10 de sortie. Le terme réducteur désigne également un multiplicateur.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Réducteur de vitesse (10) à deux lignes intermédiaires de transmission (16), en particulier pour une turbomachine, comprenant une ligne d'entrée (12) et une ligne de sortie (14) entraînée par la ligne d'entrée par l'intermédiaire desdites lignes intermédiaires de transmission, ces lignes intermédiaires de transmission étant parallèles et comportant chacune un pignon d'entrée (26) engrainé avec la ligne d'entrée, les pignons d'entrée des deux lignes intermédiaires de transmission étant sensiblement identiques et coplanaires, caractérisé en ce que les axes (C) de rotation des pignons d'entrée s'étendent dans un plan (D) décalé par rapport à l'axe (B) de rotation de la ligne d'entrée.
2. 2. Réducteur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque ligne intermédiaire de transmission (16) comporte un pignon de sortie (28) engrainé avec un pignon (24) de la ligne de sortie (14).
3. 3. Réducteur (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le nombre de dents de chaque pignon d'entrée (26) est inférieur au nombre de dents du pignon (24) de la ligne de sortie (14).
4. 4. Réducteur (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne d'entrée (12) comprend un pignon (20) engrainé avec les pignons d'entrée (26) des lignes intermédiaires de transmission (16), les axes (C) de rotation des pignons d'entrée s'étendant dans un plan (D) décalé par rapport à l'axe (B) de rotation du pignon de la ligne d'entrée.
5. 5. Réducteur (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le nombre de dents de chaque pignon d'entrée (26) est supérieur au nombre de dents du pignon (20) de la ligne d'entrée (12).
6. 6. Réducteur (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit plan (D) est décalé du côté de l'axe (A) de rotation de la ligne de sortie (14).
7. 7. Réducteur (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit plan (D) est sensiblement perpendiculaire à un plan (F) dans lequel s'étendent les axes (A, B) de rotation des lignes d'entrée (12) et de sortie (14).
8. 8. Réducteur (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit plan (D) est sensiblement parallèle audit axe (B) de rotation de la ligne d'entrée (12).
9. 9. Turbomachine, comportant au moins un réducteur (10) selon l'une des revendications précédentes.
10. 10. Utilisation d'un réducteur (10) selon l'une des revendications 1 à 8, dans une turbomachine.