FR3072749A1 - Train d'engrenages epicycloidal - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une pièce (80) annulaire de support d'un planétaire externe (38) dans un train d'engrenage épicycloïdal, comprenant une première bride annulaire radiale (66) formée à une première extrémité axiale et une seconde bride annulaire radiale (68) formée à une seconde extrémité axiale, la première bride annulaire (66) et la seconde bride annulaire (68) étant reliées à l'une à l'autre par une paroi annulaire de liaison (78). Selon l'invention, la paroi annulaire de liaison (78) comprend une portion de jonction à la seconde bride (68) qui forme un renflement annulaire (76) entourant la seconde bride annulaire (68).
Description
TRAIN D’ENGRENAGES EPICYCLOÏDAL
DOMAINE [001] La présente invention concerne un train d’engrenage épicycloïdal ainsi qu’une pièce de support d’une couronne externe ou planétaire externe d’un tel train d’engrenage épicycloïdal.
CONTEXTE [002] Classiquement un train d’engrenages épicycloïdal comprend des pignons satellites en prise avec une couronne externe et un pignon central. Les pignons satellites sont portés par un porte-satellite et montés libre en rotation sur des pivots. Un tel train d’engrenages épicycloïdal peut servir notamment à la transmission de puissance d’un arbre moteur tel que l’arbre d’un compresseur basse pression, relié au pignon central à une roue de soufflante reliée au porte-satellites. Dans une telle configuration, la couronne externe est fixe en rotation et le pignon central et le porte-satellites sont menant et mené, respectivement. Ce montage est couramment appelé réducteur à train d’engrenage épicycloïdal puisque la vitesse de rotation du porte-satellites est inférieure à la vitesse de rotation du pignon central. Avec un tel agencement, il est par exemple possible, dans une turbomachine, d’entraîner la roue de soufflante reliée au porte-satellites par l’intermédiaire de l’arbre du compresseur pression.
[003] La couronne externe est couramment fixée à un stator du compresseur basse pression par l’intermédiaire d’une pièce annulaire de support. Cette pièce de structure est couramment appelée porte-couronne du fait qu’elle porte effectivement la couronne externe. Elle comprend une première bride annulaire amont de fixation audit stator du compresseur basse pression et une seconde bride annulaire aval de fixation à la couronne externe.
[004] Le porte-couronne assure plusieurs fonctions :
- transmettre le couple de la couronne externe vers le stator du compresseur basse pression,
- centrer la couronne autour de l’axe de la turbomachine,
- maintenir la qualité des engrènements du fait des différentes sollicitations mécaniques ce qui est obtenu en :
o compensant les déplacements/désalignements relatifs entre l’axe du porte-satellites et l’axe de la première bride annulaire du porte-couronne, o limitant les désalignements sous l’effet des forces d’engrènements.
- maintenir la liaison de la couronne avec le stator du compresseur basse pression en cas d’ingestion d’objets, et
- assurer l’évacuation d’huile.
[005] Ainsi, on comprend que le porte-couronne doit à la fois assurer une fonction structurante pour la transmettre le couple vers le stator du compresseur basse pression mais doit dans le même temps être suffisamment souple pour reprendre les éventuels désalignements des dentures et de centrage, ce qui est difficile à réaliser.
RESUME DE L’INVENTION [006] La présente invention concerne tout d’abord une pièce annulaire de support d’un planétaire externe dans un train d’engrenage épicycloïdal, comprenant une première bride annulaire radiale formée à une première extrémité axiale et une seconde bride annulaire radiale formée à une seconde extrémité axiale, la première bride annulaire et la seconde bride annulaire étant reliées à l’une à l’autre par une paroi annulaire de liaison, caractérisé en ce que la paroi annulaire de liaison comprend une portion de jonction à la seconde bride qui forme un renflement annulaire entourant la seconde bride annulaire.
[007] Selon l’invention, l’intégration d’une telle portion de jonction ayant la forme d’un renflement annulaire permet de redonner de la souplesse à la seconde extrémité de la pièce annulaire de support. Lorsque, la pièce annulaire de support est fixée à un planétaire externe d’un train d’engrenage épicycloïdal, on limite les désalignements entre les axes du porte-satellites et la première bride consécutifs aux forces d’engrènements, ce qui permet d’assurer une bonne transmission de puissance vers une roue de soufflante qui serait reliée au porte-satellites. Le renflement annulaire a ici une forme en épingle, c’est-à-dire présentant une portion coudée. L’intégration d’un renflement annulaire permet de limiter les surcharges à l’engrènement dû à la déformation d’un planétaire interne auquel est relié la pièce annulaire.
[008] Dans une réalisation, chaque renflement s’étend radialement vers l’intérieur et comprend un fond sensiblement cylindrique ou ayant en section une forme sensiblement circulaire.
[009] L’invention concerne également un train d'engrenage d'une turbomachine à gaz pour aéronef, comprenant une couronne externe et des pignons satellites en prise avec le pignon central et avec la couronne externe et montés chacun libre en rotation sur un porte-satellites, la couronne externe comprenant au moins une bride annulaire radiale fixée à la seconde bride annulaire radiale d'une pièce annulaire telle que décrite ci-dessus.
[010] Elle concerne encore une turbomachine à gaz pour aéronef comprenant un tel train d’engrenages dont le pignon central entoure et est solidaire en rotation d’un arbre du compresseur de la turbomachine, la première bride annulaire radiale de la pièce annulaire de support étant fixée à un stator du compresseur.
[011] Selon une autre caractéristique, la portion de jonction peut s’étendre en saillie axiale par rapport à la seconde bride annulaire radiale.
[012] Préférentiellement, la paroi annulaire de liaison peut comprendre au moins un renflement annulaire s’étendant radialement vers l’intérieur, de préférence deux renflements. L’utilisation de deux renflements de forme différente permet de mieux reprendre les différents désalignements.
[013] L’ invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES la figure 1 est une vue schématique en perspective d’une turbomachine selon la technique connue ;
la figure 2 est une vue schématique en coupe d’un train d’engrenages épicycloïdal destiné à être utilisé dans une turbomachine selon la figure 1 ;
la figure 3 est une vue schématique en coupe de la partie amont d’une turbomachine à double flux d’un type connu et comprenant un train d’engrenage tel que sur la figure 2 ;
la figure 4 est une vue schématique en perspective de la liaison d’une couronne externe à un stator par l’intermédiaire d’une pièce annulaire de support selon l’invention ;
la figure 5 est une vue schématique en perspective d’une pièce annulaire de support selon l’invention, vu depuis sa seconde extrémité ou extrémité aval ;
la figure 6 est une vue schématique en perspective d’une pièce annulaire de support selon l’invention, vu depuis sa première extrémité ou extrémité amont ;
la figure 7 est une autre vue schématique partielle et en perspective de la pièce annulaire de support selon l’invention ;
les figures 8 à 10 sont des vues schématiques de trois réalisations différentes d’une pièce annulaire de support selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE [014] On se réfère tout d’abord à la figure 1 qui représente une vue schématique d’une turbomachine 10 selon la technique connue comprenant d’amont en aval une roue de soufflante 12 dont la rotation induit une accélération d’air dans une veine annulaire d’air secondaire 14 (flux d’air B) entourant successivement une veine annulaire d’air primaire 16 (flux d’air A) s’écoulant dans un compresseur basse pression 18, un compresseur haute pression 20, une chambre annulaire de combustion 22, une turbine haute pression 24 et une turbine basse pression 26. Classiquement, la turbine basse pression 26 entraîne en rotation le rotor 30 du compresseur basse pression lequel est relié à la roue de soufflante 12. Toutefois, pour limiter la vitesse de rotation de la roue de soufflante 12 relativement à la vitesse de rotation du rotor 30 du compresseur basse pression 18, il est connu de monter un train d’engrenages épicycloïdal 32 radialement à l’intérieur du compresseur basse pression 18, ce train d’engrenages épicycloïdal 32 étant alors qualifié de réducteur du fait de sa fonction de réduction de la vitesse de rotation.
[015] Un tel train d’engrenages 32 comprend des pignons satellites 34 en prise avec un planétaire interne 36 ou pignon central et avec un planétaire externe 38 ou couronne extérieure, les planétaires interne 36 et externe 38 étant en coaxiaux à l’axe X de la turbomachine. Chaque pignon satellite 34 est monté libre en rotation autour d’un pivot 40 et les pivots 40 sont solidaires d’un porte-satellites 42. Dans un réducteur épicycloïdal, le pignon central 36 est solidaire en rotation de l’arbre 30 du compresseur basse pression 18 qui forme une entrée d’une train d’engrenages, le porte satellites 42 solidaire de la roue de soufflante 12 forme une sortie de réduction de la vitesse du train d’engrenages épicycloïdal et le planétaire externe 38 est rendu solidaire d’un carter 44 de la turbomachine délimitant extérieurement une enceinte annulaire 46 dans laquelle est montée le train d’engrenages.
[016] La figure 3 représente une vue en coupe d’un réducteur 32 intégré dans l’enceinte annulaire 46 formée radialement à l’intérieur du compresseur basse pression. Comme cela est bien visible sur cette figure, le portesatellites 42 est relié à la roue de soufflante 12 par l’intermédiaire d’un arbre de liaison 48 guidé en rotation par un palier 50 de roulement à rouleaux amont et un palier 52 de roulement à billes aval. Les paliers amont 50 et aval 52 sont portés par deux parois annulaires 54, 56 comprenant à leurs extrémités radialement externes des brides annulaires radiales 58, 60 fixées l’une sur l’autre. La bride annulaire radiale 60 de la paroi annulaire 56 de support du palier 52 aval s’étend radialement à l’extérieur de la bride annulaire radiale 58 de la paroi annulaire 54 de support du palier 50 amont et est fixée sur un élément de structure 62 solidaire du carter 44 ou d’un carter intermédiaire de la turbomachine. La figure 3 représente également une pièce 64 annulaire de support du planétaire externe, encore appelée porte-couronne, qui comprend une première bride annulaire radiale 66 formée à l’extrémité amont et fixée à la bride annulaire radiale 60 de la paroi annulaire de support 56 du palier 52 aval et une seconde bride 68 annulaire radiale formée à l’extrémité aval et fixée au planétaire externe 38.
[017] Comme cela est visible sur cette figure, le porte-couronne 64 comprend une paroi annulaire 70 de liaison reliant la première bride 66 annulaire amont à la seconde bride 68 annulaire aval. La bride annulaire radiale amont 66 s’étend radialement vers l’extérieur tandis que la bride annulaire radial aval 68 s’étend radialement vers l’intérieur, par rapport à la paroi annulaire de liaison 70. Cette paroi annulaire de liaison 70 comprend deux renflements annulaires 72, 74 ou excroissances annulaires s’étendant radialement vers l’intérieur et espacés axialement l’un de l’autre. Ces renflements 72, 74 correspondent à une déformation de la paroi de liaison.
[018] Comme indiqué précédemment, ces excroissances 72, 74 qui peuvent encore être qualifiés d’ondulations axiales permettent de donner une certaine souplesse radiale et assurer un montage souple au réducteur. Un tel degré de liberté évite que celui-ci soit bridé sur la structure et qu’il subisse des contraintes importantes lors des vibrations ou des déplacements par dilatation des divers éléments constitutifs du turboréacteur.
[019] Toutefois, ce type de montage s’avère insuffisant pour limiter les désalignements entre le porte-satellites 42 et la première bride 66 du fait des forces d’engrènements. En considérant, l’ensemble des engrènements satellites - planétaire interne - planétaire externe, le planétaire externe se conforme telle une fleur.
[020] A cette fin, l’invention propose, comme représenté aux figures 4 à 6, de former une excroissance 76 ou renflement annulaire est formé au niveau d’une portion d’extrémité axiale de la paroi annulaire de liaison 78 du porte couronne 80, cette excroissance ou renflement annulaire 76 réalisant la jonction avec la bride annulaire radiale aval 68 ou seconde bride annulaire radiale du porte-couronne 80 et entourant la bride annulaire aval 68.
[021] Ce renflement annulaire 76 s’étend en saillie axiale par rapport à la seconde bride 68 annulaire radiale, plus particulièrement en saillie vers l’aval dans le montage représenté aux figures. Le renflement annulaire 76 de jonction présente une forme en épingle ou un coude annulaire comportant un rayon de courbure de l’ordre de 5 mm.
[022] Le planétaire externe 38 comprend un premier anneau 38a et un second anneau 38b engrenant ensemble avec les satellites. Le premier anneau 38a ou anneau amont porte extérieurement une bride annulaire radiale 38c. De même, le second anneau 38b ou anneau aval porte extérieurement une bride annulaire radiale 38d. La bride annulaire radiale 38d de l’anneau aval 38b est centrée sur un rebord annulaire 38e, ici cylindrique, formée à la base de la bride annulaire radiale 38c de l’anneau amont 38a. Ces deux brides annulaires radiales 38c, 38d sont fixées l’une à l’autre par des boulons 82 servant également à la fixation de la bride annulaire radiale aval 68 de la pièce annulaire 80 de support ou portecouronne annulaire.
[023] Comme cela est bien visible sur la figure 4, le porte-couronne 80 comprend également deux renflements annulaires 82, 84 s’étendant radialement vers l’intérieur et peuvent également être considérés comme formant des gorges annulaires. Le renflement annulaire amont 82 est relié au renflement annulaire immédiatement en aval par une portion de paroi cylindrique 86. De même, une autre portion de paroi cylindrique 88 relie le renflement 76 en épingle au renflement annulaire 84 immédiatement en amont. Ces portions 86, 88 de parois cylindriques sont pourvues d’orifices 90 de passage d’huile de lubrification. Le renflement annulaire 82 de la paroi annulaire de liaison situé à proximité de la bride annulaire amont 66 du portecouronne 80 présente une profondeur supérieure à la profondeur du renflement annulaire aval 84. On observe également que la dimension axiale du renflement annulaire amont 82 est inférieure à la dimension axiale du renflement annulaire aval 84.
[024] Les figures 8, 9 et 10 représentent des variantes de l’invention, chaque figure comprenant une partie gauche représentant une demi-vue en coupe d’un porte-couronne 92, 94, 96 et une partie droite représentant le porte-couronne 92, 94, 96 en perspective depuis son extrémité amont.
[025] Dans la réalisation de la figure 8, le porte-couronne 92 comprend uniquement un renflement annulaire 76 en épingle et la paroi de liaison est dépourvue de renflement annulaire s’étendant radialement vers l’intérieur. Dans la réalisation de la figure 9, le porte-couronne 94 comprend un renflement annulaire en épingle 76 et la paroi de liaison 94a comprend un renflement annulaire 94b s’étendant radialement vers l’intérieur. Dans la réalisation de la figure 10, le porte-couronne 96 comprend un renflement annulaire en épingle 76 et la paroi de liaison 96a comprend deux renflements annulaires 96b s’étendant radialement vers l’intérieur. Les renflements annulaires 96b s’étendant radialement vers l’intérieur peuvent avoir un fond incurvé présentant par exemple un rayon de courbure, par exemple constant.
Claims (6)
- REVENDICATIONS1. Pièce (80) annulaire de support d’un planétaire externe (38) dans un train d’engrenage épicycloïdal (32), comprenant une première bride annulaire radiale (66) formée à une première extrémité axiale et une seconde bride annulaire radiale (68) formée à une seconde extrémité axiale, la première bride annulaire (66) et la seconde bride annulaire (68) étant reliées à l’une à l’autre par une paroi annulaire de liaison (78), caractérisée en ce que la paroi annulaire de liaison (78) comprend une portion de jonction à la seconde bride (68) qui forme un renflement annulaire (76) entourant la seconde bride annulaire (68).
- 2. Pièce annulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la portion de jonction (76) s’étend en saillie axiale par rapport à la seconde bride annulaire radiale (68).
- 3. Pièce annulaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la paroi annulaire de liaison (78) comprend au moins un renflement annulaire (82, 84) s’étendant radialement vers l’intérieur, de préférence deux renflements.
- 4. Pièce annulaire selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque renflement (82, 84) s’étendant radialement vers l’intérieur comprend un fond sensiblement cylindrique ou ayant en section une forme sensiblement circulaire.
- 5. Train d’engrenage d’une turbomachine à gaz pour aéronef, comprenant une couronne externe (38) et des pignons satellites (34) en prise avec le pignon central (36) et avec la couronne externe (38) et montés chacun libre en rotation sur un porte-satellites (42), la couronne externe (38) comprenant au moins une bride annulaire radiale (38c, 38d) fixée à la seconde bride annulaire radiale (68) d’une pièce annulaire (80) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4.
- 6. Turbomachine à gaz pour aéronef comprenant un train d’engrenages selon la revendication 5 dont le pignon central (36) entoure et est solidaire en rotation d’un arbre (30) du compresseur de la turbomachine, la première bride annulaire radiale (66) de la pièce annulaire (80) de support étant fixée à un stator du compresseur.
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