Brevet FR2938015A1 — publié le 20100507

ATTENUATION DES PICS DE COUPLE SUR UN TRAIN D'ENGRENAGES DANS UNE TURBOMACHINE La présente invention concerne une turbomachine dont le rotor est relié par un train d'engrenages à un démarreur et à des équipements tels par exemple qu'une pompe à carburant, une unité de lubrification, un alternateur, une pompe hydraulique et un générateur électrique. Lors du démarrage de la turbomachine, le démarreur doit entraîner le rotor de la turbomachine par l'intermédiaire du train d'engrenages et doit également entraîner les différents équipements reliés au train d'engrenages. Le début de la rotation du démarreur, comprend un rattrapage de courses mortes qui permet de � consommer � les jeux existants dans le train d'engrenages et les équipements associés. Un couple d'impact apparaît au moment du contact entre les dentures des différents pignons du train d'engrenages. Le démarreur doit vaincre également un couple de décollement du à la résistance à l'entraînement en rotation des équipements et du rotor de la turbomachine et d'une manière générale de l'ensemble de la chaîne cinématique. Ce couple de décollement est d'autant plus important que la température est basse, du fait de l'augmentation de la viscosité de l'huile servant à la lubrification des différentes pièces en rotation. Au dessus du ralenti, le couple nécessaire à l'entraînement des équipements est fourni par le rotor du compresseur haute pression. Lors des changements de charge des équipements, des pics de couple résistant peuvent apparaître dans le train d'engrenages, avec des conséquences néfastes sur les pignons et les paliers. Ces pics de couple peuvent dans certains cas provoquer la rupture d'éléments fusibles prévus dans les équipements précités, avec un risque inacceptable d'arrêt en vol. La tendance actuelle au grossissement des alterno-démarreurs et des générateurs pour répondre aux besoins croissants de puissance électrique dans les avions augmente encore l'importance et le taux d'occurrence de ces problèmes. On est ainsi conduit à sur-dimensionner les trains d'engrenages pour résister à ces pics de couple, ce qui induit une augmentation de la masse d'un train d'engrenages et impose de réaliser des études et usinages précis des pignons du train d'engrenages pour limiter au mieux les jeux d'engrènement, d'utiliser des matériaux coûteux et de réaliser de nombreux essais. La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ces problèmes de la technique actuelle. A cet effet, elle propose une turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur d'avion, comprenant un démarreur et des équipements tels par exemple qu'un générateur, reliés au rotor de la turbomachine par des moyens de transmission de couple comprenant un train d'engrenages, caractérisée en ce que les moyens de transmission de couple comprennent également des moyens d'atténuation des pics de couple de rotation transmis au train d'engrenages au démarrage de la turbomachine et lors du fonctionnement des équipements, ces moyens d'atténuation comprenant des moyens déformables d'absorption des pics de couple et des moyens de dissipation d'énergie. L'adjonction par rapport à la technique antérieure de moyens d'atténuation des pics de couple de rotation permet d'atténuer l'effet des couples d'impact et des couples de décollement sur la chaîne cinématique Ces moyens d'atténuation s'avèrent particulièrement intéressant dans le cas d'un démarreur électrique qui fournit un couple maximum dès sa mise en route. Au-dessus du ralenti, les pics de couple appliqués par les équipements à la chaîne cinématique sont diminués, ce qui évite d'endommager les pignons et les paliers du train d'engrenages. Cela permet de ne pas sur-dimensionner le train d'engrenages et donc de ne pas augmenter sa masse. Avantageusement, les moyens d'atténuation des pics de couple sont intégrés au train d'engrenages, ce qui évite une augmentation du porte-à-faux des équipements. Les moyens d'atténuation des pics de couple peuvent également être agencés entre le train d'engrenages et les équipements ou bien être intégrés à au moins certains des équipements. Selon différents modes de réalisation de l'invention, les moyens d'atténuation des pics de couple comprennent un visco-coupleur ou un différentiel à glissement limité ou un amortisseur de torsion du type utilisé dans un embrayage de véhicule automobile. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une turbomachine ; la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un train d'engrenages relié à des équipements et à un démarreur d'une turbomachine telle que celle de la figure 1 ; la figure 3 représente schématiquement une chaîne cinématique reliant des équipements, le démarreur, le train d'engrenages et le turboréacteur, selon la technique antérieure ; - la figure 4 représente schématiquement la chaîne cinématique reliant des équipements, le démarreur, le train d'engrenages et le turboréacteur, et comprenant des moyens d'atténuation de pics de couple selon l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1, qui représente une turbomachine 10 comprenant d'amont en aval une soufflante 12, un compresseur basse pression 14, un carter intermédiaire 16, un compresseur haute pression 18, une chambre de combustion 20, une turbine haute pression 21 et une turbine basse pression 22. L'air entrant dans la turbomachine se divise en un flux d'air primaire (flèches A) qui circule à l'intérieur des compresseurs basse et haute pression 14, 18 vers la chambre de combustion 20 puis à travers les turbines haute et basse pression 21, 22, et en un flux d'air secondaire (flèches B) qui contourne le compresseur 14, 18, la chambre de combustion 20 et la turbine 21, 22. Le carter intermédiaire 16 comprend des bras structuraux 24 s'étendant radialement vers l'extérieur. Un des bras 24 du carter intermédiaire 16 contient un arbre radial 26 dont l'extrémité interne est reliée par un couple de pignons coniques à l'arbre d'entraînement 28 du compresseur haute pression 18. L'extrémité radialement externe de l'arbre radial 26 est reliée par un autre couple de pignons coniques à l'entrée d'un boîtier 32, représenté en figure 2, comprenant un train d'engrenages 34 comportant des pignons 36 d'entraînement d'une pluralité d'équipements, tels que par exemple, une unité de lubrification 38, une pompe hydraulique 40, un démarreur 42, un générateur 44, une pompe à carburant 46 et un déshuileur 48. La chaîne cinématique de la technique antérieure, qui relie les équipements 50, le démarreur et le train d'engrenages 52 et le turboréacteur 54, est représentée schématiquement en figure 3. Le démarrage de la turbomachine est réalisé grâce au couple d'entraînement en rotation (flèches pleines) fourni par le démarreur au train d'engrenages qui entraîne en rotation les équipements 50 et le turboréacteur. En réaction au couple moteur du démarreur, les équipements 50 ainsi que le turboréacteur 54 génèrent des couples résistants (flèches pointillés) qui s'appliquent au démarreur et au train d'engrenages. Au début de la rotation du démarreur 42, il est nécessaire de consommer les jeux entre les dentures des pignons 36 du train d'engrenages pour amener les dentures des pignons 36 en prise les unes avec les autres. Ce rattrapage des jeux provoque un couple d'impact sur le train d'engrenages. Au-dessus du ralenti, le couple d'entraînement est fourni par le turboréacteur 54 et transmis par l'intermédiaire du train d'engrenages 52 aux équipements 50. En réaction, les équipements 50 génèrent un couple résistant transmis à travers le train d'engrenages 52 au turboréacteur 54. Lors des modifications de charge des équipements 50, par exemple pour fournir davantage d'électricité, de pression..., des pics de couple sont appliqués au train d'engrenages 52. L'invention se propose de réduire les effets néfastes précédemment décrits sur le train d'engrenages 52, en utilisant des moyens d'atténuation des pics de couple comprenant des moyens déformables d'absorption des pics de couple et des moyens de dissipation d'énergie de ces pics de couple. Les moyens déformables d'absorption des pics de couple permettent de diminuer l'amplitude des contraintes appliquées au train d'engrenages 52 et les moyens de dissipation d'énergie permettent de diminuer l'énergie de ces contraintes. Les moyens 56 d'atténuation de pics de couple sont intercalés dans la chaîne cinématique entre les équipements 50 et le train d'engrenages 52 (figure 4). Lors du démarrage de la turbomachine, les moyens d'atténuation 56 fonctionnent dès la mise en route du démarreur, ce qui permet de limiter l'effet des couples d'impact dus à l'engrènement des pignons du train d'engrenages 52. Au-dessus du ralenti, le couple moteur fourni par la turbomachine 54 est appliqué aux équipements dont les variations de charge génèrent des pics de couple qui sont absorbés et amortis au moins en partie par les moyens d'atténuation 56 intercalés entre le train d'engrenages 52 et les équipements 50. Les moyens d'atténuation 56 peuvent être intégrés au train d'engrenages 34, ce qui limite le porte-à-faux des équipements. En variante, seuls certains des équipements 50 peuvent comprendre des moyens d'atténuation de pics de couple, tels que par exemple le générateur 44 et la pompe hydraulique 40 qui génèrent des pics de couple importants en fonctionnement. L'utilisation des moyens d'atténuation 56 permet de diminuer la masse du train d'engrenages 34, 52 par rapport à la technique antérieure. De plus, l'invention permet d'augmenter la durée de vie à la fois du train d'engrenages 34, 52 et des différents éléments de la chaîne cinématique car celle-ci n'est plus soumise à d'importants pics de couple au démarrage et en vol. Les frais d'étude et de réalisation des pignons du train d'engrenages peuvent également être diminués. Les moyens d'atténuation peuvent comprendre un visco-coupleur, un différentiel à glissement limité ou un amortisseur de torsion du type utilisé dans un embrayage de véhicule automobile, ces moyens étant bien connus de l'homme du métier et n'ayant pas à être décrits de façon détaillée dans la présente demande de brevet. REVENDICATIONS1. Turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur d'avion, comprenant un démarreur (42) et des équipements (50) tels par exemple qu'un générateur (44) et une pompe à carburant (44), reliés au rotor (28) de la turbomachine (10) par des moyens de transmission de couple comprenant un train d'engrenages (34), caractérisée en ce que les moyens de transmission de couple comprennent également des moyens (56) d'atténuation des pics de couple de rotation transmis au train d'engrenages (34, 52) au démarrage de la turbomachine et lors du fonctionnement des équipements (50), ces moyens d'atténuation (56) comprenant des moyens déformables d'absorption des pics de couple et des moyens de dissipation d'énergie. 2. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'atténuation des pics de couple (56) sont intégrés au train d'engrenages (34, 52). 3. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'atténuation des pics de couple (56) sont agencés entre le train d'engrenages (34, 52) et les équipements (50). 4. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que des moyens d'atténuation des pics de couple (56) sont intégrés à au moins certains des équipements (50). 5. Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens d'atténuation (56) comprennent un visco-coupleur, un différentiel à glissement limité ou un amortisseur de torsion du type utilisé dans un embrayage de véhicule automobile.