Brevet FR2566085A1 — publié le 19851220

Engrenage planétaire avec pompe de lubrification.- L'invention concerne un engrenage planétaire, comportant une roue solaire, une cage de transmission planétaire, pourvue d'au moins une roue satellite, et un carter extérieur constitué sous forme de roue à denture intérieure, la cage de transmission planétaire étant fixe et la roue à denture intérieure étant mise en rotation. Un engrenage planétaire conforme à ce type est connu d'après le DE-AS 10 72 485. Il y est décrit un axe d'entraînement pour de lourds véhicules automobiles ou autres; à la roue à denture intérieure de l'engrenage planétaire est fixé le mnyeu ou la roue du véhicule auto- mobile. L'engrenage planétaire comporte une cage de transmission planétaire fermée, qui est reliée sans pouvoir tourner à un carter articulé du mécanisme de déplacement, c'est-à-dire que cette cage supporte tout l'engrenage pla- nétaire et ici aussi la roue. Une roue solaire est actionnée par un arbre d'entraînement passant à travers l'engrenage plané- taire, tandis que sa sortie est prévue à travers la roue du véhicule automobile fixée directement au carter exté- rieur. Dans cette réalisation d'un engrenage planétaire, il n'est fait aucunemention d'une alimentation particu- lière en lubrifiant, ni d'unrefroidissement. La chaleur produite par l'engrenage planétaire est cédée directement à l'environnement par l'intermédiaire du carter extérieur. La présente invention a pour but, partant d'un engrenage planétaire du type indiqué dans le préam- bule, de l'améliorer en intégrant une alimentation sous pression en lubrifiant dans l'engrenage planétaire. En même temps, doit être assuré, d'autre part encore un refroidissement suffisant de l'engrenage planétaire. Le but d'utilisation spécial de celui-ci comme mécanisme de transmission pour hélice dans un avion pré-suppose de plus que tous les éléments d'installation de l'alimenta- tion en carburant (en dehors peut être d'un réservoir de lubrifiant séparé et d'un réfrigérant de lubrifiant) sont à intégrer à l'intérieur de l'engrenage-planétaire. L'engrenage planétaire conforme à l'inven- tion est caractérisé, à cet effet, en ce qu'une pompe à lubrifiant est montée à l'intérieur de l'engrenage plané- taire dans un espace intermédiaire entre la cage de trans- mission planétaire et la roue solaire. Il est donc alors prévu>dans l'engrenage planétaire, une pompe à lubrifiant, montée en particulier sur l'axe principal de l'engrenage planétaire entre roue solaire et cage de transmission planétaire. Comme agent de lubrification et/ou de refroidissement, il est utilisé rationnellement dans la plupart des cas d'application, de l'huile de graissage ou de l'huile à engrenages usuelle 2S dans l'industrie, qui est refroidie par un réfrigérant d'huile à la température de service maximale admise. Cette forme de réalisation de l'engrenage planétaire permet, de manière avantageuse, d'actionner la pompe à lubrifiant directement au moyen de la roue solaire. On suzprime ainsi compiè tefient un dispositif d'entraînement supplémentaire pour une pompe à lubrifiant montée séparéement. En outre, les canaux à lubrifiant menant aux points de consommation sont particulièrement courts et, par conséquent, peuvent être réalisés facilement et à moindres frais. L'engrenage planétaire forme une unité se suffisant complètement à elle-même, qui n'a besoin pour son alimentation que du réservoir séparé pour le lubrifiant ainsi que du réfrigérant de lubrifiant. Il est décrit, dans la suite, des modes de réalisation particulièrement avantageux de la pompe à lubrifiant ainsi que de sa disposition. Le carter de cette pompe à lubrifiant peut alors notamment être vissé à la cage de transmission planétaire, tandis que le rotor de la pompe à lubrifiant actionné directement par la roue solaire. Il y a cependant avantage aussi, sous ce rapport, à constituer la cage de transmission planétaire directement en tant que carter de la pompe à luvrifiant. Etant donné que le rotor de cette pompe est actionné par la roue solaire avec une vitesse de rotation à peu près constante, il est possible d'utiliser une pompe centrifuge pouvant être réalisée sous forme de pompe radiale ou autre pompe centrifuge, ou bien une pompe à engrenages. De même, cependant avec des restrictions, des pomp s 2C axiales ou semi-axiales conviendraient pour le but recherché. Selon un autre mode de réalisation du cir- cuit de lubrifiant, il est décrit dans la suite, une pomDe à lubrifiant avec monrage en tandem. La circulation du iubrifian. est alors guidée, comme il sera indiqué, l"ame- née du lubrifiant aux points de lubrification et de refroidissement étant -révue ?ar des canaux obtenus par moulage ou aussi par des alésages ménagées dans la cage de transmission Planétaire. récisément avec cette forme de réalisati-on, il est assuré que l'engrenage planétaire Deut fonctionner en se suffisant à lui-même étant dorné Cue le lubrîr._an- est auzoma-iquemrent aspiré du réservoir disposé séparément et aussi ramené à celui-ci. Des modes de réalisation de l'engrenage planétaire qui sont également indiqués dans la suite se prêtent avantageusement à l'utilisation de cet engrenage comme entraînement d'hélice dans un avion. L'hélice est alors montée au centre du fuselage de l'avion sur le carter extérieur de l'engrenage planétaire sous la forme d'un entraînement à double flux. Il est alors nécessaire de prévoir i'entraînement de l'hélice depuis l'un des côtés de l'engrenage planétaire et le logement de tout l'ensemble du mécanisme de transmission dans le fuselage de l'avion sur le côté opposé de l'engrenage Planétaire. L'arbre d'entraînement de la roue solaire, qui est en méme temps l'arbre de sortie de la turbine à gaz d'entraînement, se trouve, la pluDart du temps, vu dans la direction du vol, enavant de l'entraînement de l'hélice. Il est rationnel de disposer alors les raccorde- ments pour le circuit de lubrifiant également sur le côté entraînement de l'engrenage planétaire. Le domained'application d'un engrenage _lanétaire conforme à l'invention ne reste cependant pas limité seulement à des entraînements d'hélices avec des hélices disposées au centre du fuselage de l'avion, mais s'étend de même à tous entra-nements de turbo- -ro-ulseurs courants pour avions, de toute façon. On peut le convevoir, en outre encore, pour de nombreux domaines de tâches dans lesquels il est demandé un engrenage plané- taire se suffisant à lui-même avec carter extérieur tour- nant. L'invention sera mieux coumrise à l'aide de la description et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans les- quels: - la fiaure 1 est une vue d'ensemble schéma- tique montrant un circuit de lubrifiant pour un engrenage planétaire conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue, en coupe longitu- dinale, d'tun engrenage planétaire conforme à l'invention. La gigure 1 représente le circuit de lubri- fiant d'un engrenage planétaire selon l'invention. Cet engrenage planétaire dispose essentiellement de deux raccordements de lubrifiant, à savoir l'amenée du flux 1 et la sortie du flux 2. A l'extérieur de l'engrenage planétaire sont disposés un réservoir 3 pour le lubrifiant et un réfrigérant de lubrifiant 4. Le lubrifiant,à partir de la pompe 5 à lubrifiant, disposée à l'intérieur de l'engrenage planétaire, et comportant deux conduits de flux séparés 6 et 7, est aspiré par l'aspiration 6 hors du réservoir 3. Le flux 6 de la pompe à lubrifiant pousse le courant de circulation du lubrifiant, par l'intermédiaire d'un filtre 8, aux divers points de consommation 9 prévues dans l'engrenage planétaire. Parallèlement, il est monté une soupape 10 de maintien de pression, qui limite la pression du lubrifiant à une valeur maximale admise. En arrière du branchement prévu pour la soupape 10 d'autres conduites de dérivation 22 peuvent encore être raccordées Fcur des utilisations externes de lubrifiant, pour autant que celles-ci ne Présentent pas de caractéristique spécia- le de consommation. Tout le lubrifiant se rassemble, après être passé par les points de consommation 9 ou la soupape 10 de maintien de pression, sur le carter extérieur de l'en- grenage planétaire. Là, il est as-iré par un organe de reprise il racccrdé au côté aspiration du conduit de refoulement 7 de la porpLDe 5et est refoulé vers la sortie de flux 2 de l'engrenage planétaire. De là, le circuit de lubrifiant est fermé en retournant au réservoir, en passant par un autre filtre 8 et le réfrigérant 4 de lubrifiant. Les deux courants de circulation indépen- dants l'un de l'autre, des deux conduits de flux 6 et 7 de la pompe 5 donnent l'assurance que, pourvu qu'il y ait une quantité de lubrifiant suffisamment grande dans le réservoir 3 - tous les points de consommation 9 sont alimentés constamment en lubrifiant; de même, que tout le lubrifiant qui se rassemble à l'endroit du carter extérieur est effectivement aspiré et conduit à passer par un _réfri- gérant 4. Comme lubrifiant et agent de refroidissement, c'est l'huile de moteur ou de mécanisme usuelle dans l'industrie qui convient avant tout. La figure 2 montre une coupe longitudinale d'un engrenage planétaire conforme à l'invention, comportant une pompe 5 à lubrifiant, à deux flux. La cage de trans- mission planétaire 12 est monté sur un axe central 13, fixe. Cet axe 13 correspond au développement d'un fondement ou aussi d'un fuselage d'avion. Sur la cage de transmission planétaire sont fixées, d'autre part, de façon à pouvoir tourner sur des supports appropriés des roues satellites 14. Dans l'engrenage planétaire concerné trois roues satellites sont prévues. Au centre de l'engrenage planétaire se trouve une roue solaire 15, qui est actionnée par un arbre d'entraînement 16 situé du c8té opposé de l'axe 13. La cage de transmission planétaire 12 compcs ée de plusieurs éléments enveloppe là, en forme de cylindre, la roue solaire 15 tout autour de celle-ci. La pompe 5 est fixée sur l'axe princi- pal de l'engrenage planétaire, à la cage de transmission planétaire 12 entre celle-6 et la roue solaire 15. L'entraînement de la pompe 5 est effectué là- par l'intermédiaire d'un bout d'arbre coaxial 21- direc- tement par la roue solaire 15. Dans la cage de transmission planétaire 12 sont ménagés des canaux 17 et, en particulier, un canal circulaire 24 en forme d'anneau,,qui assurent l'ali- mentation en lubrifiant à l'entrée et à la sortie des deux conduits de flux 6,7 de la pompe 5. Il pourrait être utilisé aussi, pour guider lelubrifiant, des tubes ou des tuyaux souples s'étendant individuellement. Il a été encore prévu, d'autre part, pour entourer la cage de transmission planétaire, le carter extérieur 18 de l'engrenage planétaire. A ce carter extérieur 18 est reliée, de façon fixe, une roue 19 à denture extérieure qui est en prise avec les roues satel- lites 14; le carter extérieur 18 est alors monté, d'une part, du côté entraînement de l'engrenage planétaire, sur un support radial 23 et, d'autre part, du côté opposé, sur un support axial et radial, qui n'est pas représenté ici. L'hélice de l'avion, par exemple, doit être fixée directement au carter extérieur 18. Pour bien des buts d'utilisations, il peut également y avoir avantage à prévoir une mise en place de la cage de transmission planétaire 12 sur l'arbre d'entraî- nement 16. Dàns ce cas, toute la charge est supportée par cet arbre d'entraînement 16. Cette forme de réalisation permet avant tout dans le cas d'avions, les montages séparés d'hélices. La pompe 5 à lubrifiant aspire le lubrifiant à partir de son amenée 1, par l'intermédiaire de son conduit d'aspiration 6 et du canal 17, et le refoule, par exemple, sur les supports des roues satellites 14 ou bien aussi sur le suport radial 23 du carter extérieur 18. Tous les canaux 17, y compris le canal annulaire 24, sont prévus alors dans la cage de transmission planétaire 12. En vue de refroidir l'engrenage planétaire, on injecte par exem?1e le lubrifiant aussi par des alésages 20 directe- ment sur la roue solaire 15. Le lubrifiant se rassemble ensuite sur le pourtour du carter extérieur 18. Il est disposé là un orifice de reprise 11, relié au côté aspiration du conduit de refoulement 7 de la pompe 5. Le conduit 7 reprend le lubrifiant à travers cet orifice de reprise 11 et le refoule, par l'intermédiaire de canaux appropriés, ménagés dans la cage de transmission planétaire 12, hors de l'engrenage planétaire, puis, en le faisant passer par un réfrigérant 4 - non représente ici plus en détail - jusqu'au réservoir 3-. REVENDICATI ONS 1 ) Engrenage planétaire comportant une roue solaire (15),une cage de transmission planétaire (12), pourvue d'au moins une roue satellite (14), et un carter extérieur (B) constitué sous la forme de roue à denture intérieure (19), la cage de transmission planétaire (12) étant fixe et la roue à denture intérieure (19) étant mise en rotation, engrenage planétaire caractérisé en ce qu'une pompe à lubrifiant (5) est montée à l'intérieur de l'engrenage planétaire, dans un espace intermédiaire entre la cage de transmission planétaire (12) et la roue solaire (15). 2 ) Engrenage planétaire selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le carter de la pompe a lubrifiant (5) qui est disposé coaxialement par rapport à la roue solaire (15) est relié de façon fixe, par exemple par vissage, à la cage de transmission planétaire (12) et en ce que la pompe à lubrifiant (5) peut être action- née par la roue solaire (15), par l'intermédiaire d'un bout d'arbre (16) co-axial. 3 ) Engrenage planétaire selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pompe à lubrifiant (5) est constituée sous forme de pompe centrifuge ou de pompe à engrenages. 4 ) Engrenage planétaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pompe à lubrifiant (5) est constituée avec circulation à deux flux. ) Engrenage planétaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pompe à lubrifiant (5) peut être raccordée à un système de lubrification à carter sec, avec un réservoir (3) disposé à l'extérieur de l'engrenage planétaire. 6 ) Engrenage planétaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le lubrifiant circulant sous l'action de la pompe à lubrifiant (5) par exerrmle de l'huile, peut. être utilisé pour la lubrification et aussi le refroidissement de l'en- grenage Planétaire, le lubrifiant prouvant être lui-même refroidi par un réfrigérant de lubrifiant (4) séparé, 7 ) Engrenage planétaire selon l'une quel- conque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'un des courants de circulation de la comme à lubrifiant (5) peut être amené à partir du réservoir séparé (3), en passant par des conduites d'aspiration, à la pompe à lubrifiant (5) et, en passant par des conduites de refoule- ment, au point de lubrification et de refroidissement de l'engrenage planétaire, et en ce que l'autre courant de cir- culation de la pompe à lubrifiant peut être amené à partir du carter extérieur (18) par l'intermédiaire d'un orifice de reprise (11), à la pompe à lubrifiant (5) et, par l'intermédiaire de conduites de refoulement, au réfrigérant de lubrifiant séparé (4) ainsi qu'au réservoir (3). 8 ) Engrenage planétaire selon l'une quel- conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les conduites d'aspiration et de refoulement reliées à la pompe à lubrifiant (5) notamment aussi un canal circulaire (24) en forme d'anneau, sont prévues sous forme d'alésages ou- de canaux obtenus par moulage dans la cage de transmission olanétaire (12). 9 ) Engrenage planétaire selon l'une quel- conque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la cage de transmission planétaire (12) est montée sur le côté d'un axe central fixe (13 faisan_ face au coté -d'entrai- 3C nement de la roue solaire (15) cette roue solaire (15) étant elle-même montée mobile conjcintement avec l'arbre d'entrai- nement (16) dans l'engrenage planétaire. ) Engrenage planétaire selon l'une quel- conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les conduites d'amenée et/ou de sortie (1,2) du lubrifiant sont raccordées, sur le c8té entraînement de l'engrenage plané- taire, à la cage de transmission planétaire (12). 11 ) Engrenage planétaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 1O, caractérisé en ce que à la roue à denture intérieure (19) ou au carter extérieur (18) de l'engrenage planétaire est reliée une hélice d'un avion, et en ce que la roue solaire (15) peut être actionnée par une turbine à gaz.