Brevet FR3005491A1 — publié le 20141114

INTEGRATION DE POMPES A UNE BOITE D'ENGRENAGES ANNEXE A UN MOTEUR D'AERONEF DESCRIPTION Le sujet de l'invention présente est une boîte d'engrenages annexe à un moteur d'aéronef, du genre qu'on assemble au moteur, de manière à l'entraîner par un arbre radial de ce moteur pour qu'elle communique son mouvement à des équipement dont notamment des pompes qui lui sont fixées, comme des pompes à carburant alimentant le moteur, ou des pompes de lubrification. De telles boîtes d'engrenages comprennent un carter fixé au moteur et auquel les équipements dont les pompes sont fixées, et une chaîne cinématique interne au carter, comprenant des roues dentées engrenant entre elles, une prise de mouvement de l'arbre radial du moteur et des portions d'entraînement des équipements, le carter étant pourvu d'orifices permettant de joindre la chaîne cinématique à l'arbre radial et au moyen de prise de mouvement des équipements. Les contraintes d'encombrement sont particulièrement fortes, ce qui peut conduire à des difficultés d'aménagement des alentours du moteur d'aéronef, malgré la grande latitude de construction de la boîte d'engrenages et de position d'implantation des équipements. L'amélioration qui a été recherchée selon ce critère, a conduit à la présente invention. Elle consiste pour résumer à intégrer certaines au moins des pompes dans la boîte d'engrenages, en les logeant dans le carter. Ces pompes seront souvent appelées « internes » dans la suite de la description, afin de les distinguer de celles, classiques, extérieures à la boîte d'engrenages. Loger les pompes à l'intérieur du carter de la boîte d'engrenage permet de les rapprocher de la chaîne cinématique et donc de raccourcir et simplifier leurs éléments de jonction, d'où un encombrement moindre. Le dispositif sera moins complexe, plus léger et plus économique à produire. Conformément à ce qui précède, l'invention concerne, sous sa forme générale, une boîte d'engrenages annexe à un moteur d'aéronef, comprenant un carter, une chaîne cinématique logée dans le carter, la chaîne cinématique comprenant des roues dentées engrenant entre elles et montées sur des axes tournants, la boîte d'engrenages comprenant au moins parmi les équipements une pompe associée, entraînée par au moins un des axes, qui est un axe d'entraînement, caractérisée en ce que la pompe est une pompe interne logée dans le carter, et en ce que l'axe d'entraînement se prolonge dans la pompe interne et forme un arbre moteur de celle-ci. Les dispositifs classiques de jonction transmettant le mouvement de la chaîne cinématique à la pompe seront alors remplacés par un simple bout d'arbre pour les pompes internes. En remplaçant l'axe d'une des roues dentées et l'arbre de pompe par un axe unique, le nombre de paliers nécessaires est réduit. Les paliers de l'arbre de pompe peuvent éventuellement être omis, l'axe de la roue dentée, qui remplace cet arbre de pompe, pouvant être soutenu par les mêmes paliers qu'en l'absence de pompe. Une autre construction favorable, puisque compacte et robuste, sera caractérisée en ce que le carter comprend au moins un bossage de forme quelconque dans lequel les pompes internes, aussi de forme quelconque, sont contenues de façon ajustée, et les pompes internes sont pourvues d'une bride assemblée au carter autour du bossage. L'axe d'entraînement ainsi concerné pourra servir soit à une seule pompe interne, soit à une pluralité de telles pompes, constituant une pluralité d'étages de compression travaillant en parallèle ou en série. Les pompes internes dépendant de cet axe peuvent être placées soit en empilement d'un même côté de la roue dentée portée par l'axe, soit de part et d'autre de cette roue dentée. Plusieurs dispositions intéressantes peuvent alors être définies, et elles seront commentées plus en détail plus loin. On passe en effet à une description plus détaillée de l'invention et de ses différents aspects, au moyen du commentaire de diverses réalisations purement illustratives de celle-ci et des figures suivantes : - la Figure 1 est une vue d'un équipement particulier, conforme à l'Art Antérieur ; et - les Figures suivantes 2, 3, 4 et 5 illustrent quatre réalisations particulières de l'invention. On se reporte à la Figure 1. Elle représente la pompe 12. Elle comprend un carter 16 logeant un corps de pompage 17 placé autour d'un même arbre d'entraînement 21. L'arbre 21 est soutenu dans le carter 16 par des paliers 23. Il comporte une queue saillante 24 à une extrémité ouverte 26 du carter 16, du côté de fixation à la boîte d'engrenages. La queue 24 est munie d'un pignon d'entraînement 27. Le corps de pompage 17 comprend ici plusieurs étages de compression 28 et 29, qui compriment successivement l'huile de lubrification qui les traverse en étant pompée. Les étages de compression 28 et 29 peuvent être de genres quelconque dans le domaine des pompes, comme une pompe à engrenages, une pompe Gerotor, une pompe centrifuge, etc. La pompe 12 peut entrer dans les réalisations de l'invention avec des modifications mineures, comme on va le voir maintenant. D'autres types de pompes peuvent aussi être envisagés, avec un ou plusieurs étages de compression. Un premier mode de réalisation de l'invention est écrit à la Figure 2. La boîte d'engrenages, maintenant référencée 30, diffère des conceptions connues en ce que son carter 31 contient maintenant un des équipements qu'elle entraîne, ici une pompe 32, composée de deux étages de compression 33 et 34. Le carter 31 forme un bossage 36 à l'endroit de la pompe 32 pour la recevoir de façon ajustée ; la fixation de la pompe 32 peut se faire dans un cas particulier par boulonnage d'une bride 37 de son enveloppe à une portion du carter 31 autour du bossage 36, après que la pompe 32 a été enfoncée dans le bossage 36. Les parties mobiles des étages de compression 33 et 34 sont entraînées par un axe 38, qui sert par ailleurs au support d'une des roues dentées 39 de la boîte d'engrenage 30. L'axe 38 pénètre dans la pompe 32. L'axe 38 est, dans un cas particulier, supporté par ses paliers propres, et on peut alors supprimer des paliers dans la pompe 32. La pompe 32 n'est plus placée à l'extérieur de la boite d'engranages mais est intégrée à celle-ci. La queue de pignon d'entraînement fait directement partie de la pompe. Dans une conception particulière, les paliers 40 de la chaîne cinématique permettent de supprimer les paliers de la pompe 32. Il est manifeste que l'encombrement est réduit, la structure du dispositif simplifiée, et que l'assemblage devient plus facile. Le circuit de lubrifiant comprend un conduit d'entrée d'huile 41 dans le boîtier 31, une portion intermédiaire 42 creusée dans la structure de la pompe 32, entre les étages de compression 33 et 34, et un conduit de sortie 43, qui traverse le carter 31. La Figure 3 illustre une variante de réalisation, où la pompe 32 composée de deux étages de compression 33 et 34 successifs est remplacée par une pompe 32' dont les deux étages de compression 33' et 34' travaillent en parallèle, c'est-à-dire qu'ils gouvernent deux circuits de lubrification au moins partiellement indépendants. La pompe 32' peut alors aussi bien être considérée comme un groupe de deux pompes comprenant chacune un étage unique de compression. L'étage de compression 33' peut alors être alimenté par le même conduit d'entrée 41 que le précédent (33), qui le rejoint en s'étendant dans une direction parallèle à l'axe 38, mais le circuit de lubrification de l'étage de compression 33' fait un coude et sort du bossage 36 du carter 31 par un conduit de sortie 44 qui s'étend perpendiculairement à l'axe 38 et sort du bossage 36 entre les étages de compression 33' et 34'. L'autre étage de compression 34' est alimenté par un conduit d'entrée 45 d'emplacement semblable au conduit de sortie 43 précédent et qui s'étend parallèlement à l'axe 38; le circuit de lubrification fait aussi un coude dans la structure de la pompe 32' et la quitte par un conduit de sortie 46 traversant le bossage 36 perpendiculairement à l'axe 38, en étant conjoint au conduit de sortie 44, de sorte que les conduits de sortie 44 et 46 peuvent se confondre immédiatement après pour simplifier le circuit de lubrification. Un autre genre de conception va maintenant être décrit. La Figure 4 illustre un agencement où une pompe 132 analogue à la pompe 32 est composée comme elle de deux étages de compression 133 et 134 successifs ou travaillant en série. Elle s'en distingue cependant, puisque les étages de compression 133 et 134 sont placés sur l'axe 38 de part et d'autre de la roue dentée 39. Le carter, maintenant 131, de la boîte d'engrenages comprend alors deux bossages opposés 136 et 136' pour les étages de compression 133 et 134, qui y sont encore ici logés de façon ajustée et retenus par des boulonnages de brides 137 et 137'. Le circuit de fluide peut comprendre, comme précédemment, un conduit d'entrée et un conduit de sortie 41 et 43 s'étendant dans la direction de l'axe 38 (sauf que le conduit d'entrée 41 traverse cette fois le carter 131 à la partie plate du bossage 136), mais la portion intermédiaire 42 qui s'étendait dans le corps de la pompe 32 est ici remplacée par une portion intermédiaire 142 de forme plus complexe et comprenant principalement un canal 47 disposé à l'intérieur de l'axe 38, qui est principalement creux, ou dans une conception particulière directement percé, deux collecteurs 48 et 49 circulaires aux extrémités du canal 47, ces collecteurs étant situés respectivement à l'endroit des étages 133 et 134, et des portions de raccordement 50 et 51 reliant les collecteurs 48 et 49 aux chambres des étages de compression 133 et 134 et s'étendant dans leurs enveloppes. Les enveloppes des étages de compression 133 et 134 sont encore munies de paliers lisses 52 pour soutenir l'axe 38. La réalisation de la Figure 5 est dérivée à la fois de celle de la Figure 4 et de la Figure 5 : elle comprend deux étages de compression 133' et 134' indépendants, disposés de part et d'autre de la roue dentée 39 sur l'axe 38 dans deux bossages 136 et 136' opposés sur le carter 131. La description de la Figure 5 s'applique en général, si ce n'est que le circuit de lubrification ne comprend pas de portion intermédiaire 142 s'étendant dans l'axe 38, ni de raccords 50 ou 51, mais le conduit d'entrée 41 déjà décrit et un conduit de sortie 53 s'étendant d'abord dans le carter 131 pour l'étage de compression 133', ainsi qu'un conduit d'entrée 54 s'étendant d'abord à l'intérieur du carter 131 et le conduit de sortie 43 déjà décrit pour l'étage de compression 134'. On notera toutefois que cet agencement se prête facilement à devenir une pompe dont les étages de compression travailleraient en série, en reliant les conduits 53 et 54 par une portion intermédiaire 55 contournant la roue dentée 39. Les modes de réalisation des Figures 3 à 5 possèdent à peu près les mêmes avantages que celui de la Figure 2. Dans tous ces modes de réalisation, le reste de la boîte d'engrenages peut être de conception connue.30 REVENDICATIONS1) Boîte d'engrenages annexe à un moteur d'aéronef, comprenant un carter (31, 131), une chaîne cinématique (8) logée dans le carter, la chaîne cinématique comprenant des roues dentées engrenant entre elles et montées sur des axes (38) tournants, la boîte d'engrenages comprenant au moins une pompe (32; 32'; 132; 132') associée, entraînée par au moins un des axes, qui est un axe d'entraînement, caractérisée en ce que la pompe est une pompe interne logée dans le carter, et en ce que l'axe d'entraînement (38) se prolonge dans la pompe interne et forme un arbre moteur de celle-ci. 2) Boîte d'engrenages selon la revendication 1, comportant au moins une pompe, caractérisée en ce que l'axe d'entraînement (38) est soutenu exclusivement par des paliers (40) de la chaîne cinématique. 3) Boîte d'engrenages selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le carter comprend au moins un bossage (36, 136, 136') dans lequel la pompe interne est contenue de façon ajustée. 4) Boîte d'engrenages selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bossage et les pompes internes sont de formes quelconques, et la pompe interne est pourvue d'une bride (37, 137, 137') assemblée au carter autour du bossage. 5) Boîte d'engrenages selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la pompe interne est pourvue de conduits de fluide (43; 44, 45, 46) traversant ou pas le carter. 6) Boîte d'engrenages selon la revendication 1 à 5, caractérisée en ce que l'axe d'entraînement (38) entraîne une pluralité des pompes internes, qui sont soit empilées sur ledit axe d'entraînement d'un même côté de la roue dentée (39) montée sur ledit axe, soit disposées sur ledit axe d'entraînement de part et d'autre de la roue dentée (39) montée sur ledit axe. 7) Boîte d'engrenages selon les revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité desdites pompes internes, qui sont reliées entre elles pardes conduits de fluide (42; 47; 55) internes au carter pour former des étages successifs de compression du fluide. 8) Boîte d'engrenages selon la revendication 6, où les pompes sont empilées du même côté de la roue dentée, caractérisée en ce que les pompes sont pourvues de conduits d'entrée de fluide et de conduits de sortie de fluide, lesdits conduits de sortie étant conjoints. 9) Boîte d'engrenages selon les revendications 6 et 7, où les étages de compression sont disposés de part et d'autre de la roue dentée, caractérisée en ce que lesdits étages de compression sont reliés par un conduit (47) interne à l'axe (38). 10) Boîte d'engrenages selon les revendications 6 et 7, où les étages de compression sont disposés de part et d'autre de la roue dentée, caractérisée en ce que lesdits étages de compression sont reliés par un conduit (55) contournant ladite roue dentée.