Brevet FR3036763A1 — publié le 20161202

Réducteur à train épicycloïde' La présente invention concerne un réducteur de vitesse à train épicycloïdal, destiné à équiper notamment un turbopropulseur ou une turbomachine d'avion. Un réducteur de vitesse est constitué principalement d'un planétaire interne (également appelé soleil) entraîné par un arbre d'entrée, par exemple un arbre de turbine, un planétaire externe (également appelé couronne), coaxial au planétaire interne, des satellites engrenant à la fois avec le planétaire interne et avec le planétaire externe, et un porte- satellites sur lequel les satellites sont montés rotatifs. La variation du rapport de réduction d'un tel réducteur s'obtient par la modification du nombre de dents du planétaire interne, des satellites et du planétaire externe, et par l'architecture du réducteur. Il existe en effet deux types de réducteurs : - le réducteur à train planétaire dans lequel le porte-satellites est fixe et le planétaire externe ou couronne est libre en rotation. La plage de fonctionnement optimisée de ce type de réducteur correspond à un rapport de réduction compris entre 1 et 3, - le réducteur à train épicycloïdal dans lequel la couronne est fixe et le porte-satellites est libre en rotation. La plage de fonctionnement optimisée de ce type de réducteur correspond à un rapport de réduction supérieur à 3. L'invention concerne en particulier le domaine des réducteurs à train épicycloïdal. Dans ce cas en particulier, il est important que le porte-satellites permette de maintenir le bon positionnement des satellites, malgré les déformations subies par le porte-satellites en fonctionnement. En effet, lorsque le couple transmis est important, ceci peut provoquer une torsion du portes-satellites et, par voie de conséquence, un désalignement des axes des satellites. Par ailleurs, les satellites peuvent 3036763 2 être soumis à des efforts centrifuges importants, pouvant modifier la distance entre les axes des satellites d'une part, et les axes des planétaires interne et externe, d'autre part. Ces désalignements ou la modification des distances entre les 5 différents axes précités peuvent notamment provoquer une usure prématurée des engrenages et du réducteur de vitesse ou encore un mauvais fonctionnement dudit réducteur. Afin d'éviter de tels inconvénients, les différents éléments du réducteur de vitesse doivent être dimensionnés de façon à résister et à se 10 déformer très peu face à des contraintes mécaniques importantes, ce qui a pour effet d'augmenter sensiblement la masse du réducteur. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ces problèmes. A cet effet, elle propose un réducteur de vitesse à train 15 épicycloïdal comprenant un planétaire interne, destiné à être entraîné par un arbre d'entrée, un planétaire externe, les planétaires interne et externe étant coaxiaux, des satellites engrenant avec le planétaire interne et le planétaire externe, et un porte-satellites mobile en rotation par rapport aux planétaires interne et externe, le porte-satellites comportant une partie de 20 couplage destinée à être couplée en rotation à un arbre de sortie, et des arbres s'étendant axialement et venant de matière avec le reste du porte-satellites, lesdits arbres comportant chacun une première extrémité reliée à la partie de couplage du porte-satellites et une seconde extrémité libre, les satellites étant montés pivotants autour desdits arbres du porte-satellites 25 par l'intermédiaire de paliers, le réducteur comportant en outre un rouet comprenant des ouvertures, les secondes extrémités des arbres étant montées dans les ouvertures du rouet de façon à ce que le rouet soit apte à reprendre les efforts au niveau des secondes extrémités des arbres en fonctionnement, le rouet et/ou les arbres comportant des moyens de 30 lubrification aptes à lubrifier les paliers. 3036763 3 Le rouet assure ainsi à la fois une fonction structurelle en reprenant les efforts des arbres au niveau de leur seconde extrémité, et une fonction de lubrification des paliers. Par ailleurs, le porte-satellites est réalisé en une seule pièce. On limite ainsi le nombre de pièces, et donc 5 l'encombrement et la masse du réducteur, tout en évitant le désalignement des arbres et en garantissant le maintien de la distance entre les axes des satellites, d'une part, et des planétaires, d'autre part, en fonctionnement. De préférence, les secondes extrémités des arbres sont engagées sans jeu dans les ouvertures correspondantes du rouet. 10 Le montage des secondes extrémités des arbres peut être réalisé sous presse dans les ouvertures du rouet tout en appliquant une différence de température entre les deux pièces à assembler. La partie de couplage du porte-satellites peut comporter une partie s'étendant radialement et une partie tubulaire s'étendant axialement 15 depuis la périphérie interne de ladite partie radiale. Dans ce cas, la partie tubulaire, la partie radiale et les arbres peuvent venir de matière les uns avec les autres. Par ailleurs, les moyens de lubrification peuvent être aptes à assurer l'amenée de lubrifiant depuis une zone radialement interne du rouet 20 jusqu'aux paliers correspondants. De plus, les moyens de lubrification peuvent comporter au moins un premier canal d'amenée de lubrifiant ménagé dans le rouet et débouchant au niveau des secondes extrémités des arbres et au moins un second canal d'amenée de lubrifiant, ménagé dans chaque arbre et 25 débouchant en regard du premier canal. Afin d'assurer la bonne lubrification des paliers, il convient donc de s'assurer du bon positionnement des deux canaux d'amenée de lubrifiant. Les paliers peuvent être des paliers rotulants, tels par exemple 30 que des paliers à rouleaux sphériques. 3036763 4 De tels paliers permettront de compenser les désalignements générés par la torsion du porte-satellites. Dans ce cas, chaque palier rotulant peut comporter une bague interne montée autour de l'arbre correspondant et des éléments roulants 5 situés radialement entre la bague interne et le satellite correspondant, chaque arbre comportant au moins une butée axiale, la bague interne du palier venant en appui à première une extrémité sur ladite butée, le rouet étant plaqué axialement en appui sur une seconde extrémité de la bague interne par l'intermédiaire de moyens de serrage, tels par exemple qu'un 10 écrou vissé sur l'arbre correspondant. On assure ainsi positionnement axial du rouet par rapport à l'arbre correspondant, et en particulier le positionnement relatif des deux canaux d'amenée de lubrifiant précités. Les moyens de lubrification peuvent également comporter des 15 gicleurs aptes à pulvériser du lubrifiant en regard de dentures du planétaire interne, du planétaire externe et/ou des satellites. L'invention concerne en outre une turbomachine comportant au moins un réducteur de vitesse du type précité. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, 20 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 dans lesquels : - la figure 1 est une vue éclatée, en perspective, d'un réducteur de vitesse selon une forme de réalisation de l'invention, 25 - la figure 2 est une vue en perspective du réducteur, - la figure 3 est une vue en perspective et en coupe axiale, du réducteur. Les figures 1 à 3 représentent un réducteur de vitesse à train épicycloïdal, destiné à équiper notamment un turbopropulseur ou une 30 turbomachine d'avion. 3036763 5 Celui-ci comporte un planétaire interne 1 (également appelé soleil) d'axe X, entraîné par un arbre d'entrée, par exemple un arbre de turbine basse-pression d'une turbomachine. Le planétaire interne comporte des cannelures 2 à sa périphérie radialement interne, destinées au couplage 5 avec l'arbre d'entrée, et une denture droite radialement externe 3. Le réducteur comporte en outre un planétaire externe (également appelé couronne et non représenté), coaxial au planétaire interne 1, et comportant une denture droite à sa périphérie radialement interne. Le réducteur comporte de plus des satellites 4 comprenant une denture droite 10 radialement externe 5, engrenant à la fois avec le planétaire interne 1 et avec le planétaire externe. Le réducteur comporte également un porte-satellites 6 comprenant une partie annulaire 7 s'étendant radialement, une partie tubulaire 8 s'étendant axialement depuis la périphérie radialement interne de la partie 15 annulaire 7. L'extrémité libre de ladite partie tubulaire 8 comporte des cannelures 9 radialement externes, servant au couplage avec un arbre d'entraînement d'une hélice (dans le cas d'un turbopropulseur) ou avec un arbre d'entraînement d'une roue de soufflante (dans le cas d'une turbomachine). 20 Des arbres 10 s'étendent axialement depuis la périphérie radialement externe de la partie radiale 7, dans la direction opposée à la partie tubulaire 8. Chaque arbre 10 présente une forme globalement tubulaire et comporte une surface radialement interne 11 et une surface radialement 25 externe 12. La surface radialement interne 11 comporte deux rebords annulaires 13 situés respectivement aux deux extrémités axiales de ladite surface interne 11. La surface radialement externe 12 comporte une collerette annulaire 14 située au niveau d'une première extrémité de l'arbre 10, à savoir 30 l'extrémité reliée à la partie radiale 7 du porte-satellites 6. 3036763 6 La surface radialement externe 12 comporte en outre une seconde extrémité filetée 15. Par ailleurs, chaque arbre 10 comporte un premier et un second trous radiaux 16, 17 (figure 3) reliant les surfaces interne et externe 11, 12, diamétralement opposés et situés respectivement dans une 5 zone médiane de l'arbre 10 et au niveau de la seconde extrémité de l'arbre 10. Le premier trou 16 peut présenter un diamètre plus important que le second trou 17. Les satellites 4 sont montés pivotants autour des arbres 10, par 10 l'intermédiaire de paliers rotulants 18, en particulier de paliers à rouleaux sphériques. Chaque palier 18 comporte notamment une bague interne 19 et des organes roulants 20, ici des rouleaux sphériques, montés radialement entre la bague interne 19 et une surface radialement interne 21 du satellite correspondant, ladite surface 21 présentant une forme de 15 portion de sphère. L'orifice 16 est situé en regard du palier 18, en particulier en regard des organes roulants 20 qu'il est nécessaire de lubrifier en fonctionnement. Le réducteur de vitesse comporte de plus un rouet 22 présentant une partie annulaire 23 comprenant des lobes 24 à sa périphérie 20 radialement externe, chaque lobe 24 comportant une ouverture 25 dans laquelle la seconde extrémité de l'arbre correspondant 10 est engagée sans jeu ou avec un jeu radial minimal. Le montage des secondes extrémités des arbres 10 peut être réalisé sous presse dans les ouvertures 25 du rouet 22, par exemple avec 25 une différence de température entre les deux pièces. Le rouet 22 est ainsi apte à reprendre les efforts radiaux exercés par les arbres 10 en fonctionnement, générés notamment par déformation du porte-satellites 6 principalement sous l'effet des efforts centrifuges. Outre la fonction de reprise des efforts, le rouet 22 assure également 30 une fonction de lubrification. Pour cela, la périphérie radialement interne du rouet 22 comporte une cavité annulaire ou une gorge 26 à partir de laquelle 3036763 7 des canaux 27, 28 d'amenée de lubrifiant s'étendent radialement vers l'extérieur. Au moins un premier canal 27 débouche en regard du trou radial 17 de l'arbre 10, le diamètre dudit canal 27 pouvant être inférieur au diamètre du trou 17 de l'arbre 10. Des seconds canaux 28 servent à 5 l'alimentation de gicleurs 29. Chaque gicleur 29 présente une forme tubulaire s'étendant axialement dans les espaces ménagés entre les satellites 4 et les planétaires interne 1 et externe. Chaque gicleur 29 comporte des buses permettant d'asperger et de lubrifier les dentures 5, 3 des satellites 4 et des planétaires 1. 10 En fonctionnement, de l'huile est amenée dans la gorge 26, puis circule radialement vers l'extérieur dans les canaux 27, 28 de façon à alimenter les gicleurs 29 et les arbres 10. De l'huile débouche en particulier dans l'espace interne des arbres 10, délimité par les rebords annulaires 13 et la surface interne 11, par l'intermédiaire du trou 17, avant d'alimenter les 15 éléments roulants 20 des paliers 18, par l'intermédiaire notamment du trou 16. Afin d'assurer la fixation et le positionnement du rouet 22 sur les arbres 10, la bague interne 19 de chaque palier 18 vient en appui, à une première extrémité, sur la collerette correspondante 14 formant une butée 20 axiale, le rouet 22 étant plaqué sur une seconde extrémité de la bague interne 19. Un écrou 30 est vissé sur la partie filetée 15 de l'arbre correspondant 10 afin de maintenir le rouet 22 en appui sur la seconde extrémité de la bague interne 19. Une rondelle 31 peut être intercalée entre l'écrou 30 et la bague interne 19. Par ailleurs, des joints toriques peuvent 25 être situées axialement de part et d'autre de la périphérie interne de l'ouverture correspondante 25 du rouet 22 afin d'assurer le guidage de l'écoulement de l'huile du rouet 22 vers l'arbre 10. Ladite rondelle 31 peut assurer l'appui de l'un desdits joints toriques. De cette manière, on assure le bon positionnement axial du rouet 22 30 par rapport aux arbres 10, et donc également le bon positionnement axial du trou 17 et du canal 27 l'un en regard de l'autre. 3036763 8 L'invention offre ainsi un réducteur de vitesse compact et léger, capable de fonctionner efficacement à haut régime et pour des couples importants à transmettre. En particulier, l'utilisation d'un rouet 22 pour supporter les secondes extrémités des arbres 10 permet d'assurer le bon 5 positionnement des satellites 4 par rapport aux planétaires 1, tout en assurant la fonction de lubrification. On limite ainsi le nombre de pièces du réducteur, et donc également sa masse, son encombrement et son coût. REVENDICATIONS1. Réducteur de vitesse à train épicycloïdal comprenant un planétaire interne (1), destiné à être entraîné par un arbre d'entrée, un planétaire externe, les planétaires interne (1) et externe étant coaxiaux, des satellites (4) engrenant avec le planétaire interne (1) et le planétaire externe, et un porte-satellites (6) mobile en rotation par rapport aux planétaires interne (1) et externe, le porte-satellites (6) comportant une partie de couplage (7, 8) destinée à être couplée en rotation à un arbre de sortie, et des arbres (10) s'étendant axialement et venant de matière avec le reste du porte-satellites (6), lesdits arbres (10) comportant chacun une première extrémité reliée à la partie de couplage (7, 8) du porte-satellites (6) et une seconde extrémité libre, les satellites (4) étant montés pivotants autour desdits arbres (10) du porte-satellites (6) par l'intermédiaire de paliers (18), le réducteur comportant en outre un rouet (22) comprenant des ouvertures (25), les secondes extrémités des arbres (10) étant montées dans les ouvertures (25) du rouet (22) de façon à ce que le rouet (22) soit apte à reprendre les efforts au niveau des secondes extrémités des arbres (10) en fonctionnement, le rouet (22) et/ou les arbres (10) comportant des moyens de lubrification (27, 17, 16) aptes à lubrifier les paliers (18). 2. Réducteur de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que les secondes extrémités des arbres (10) sont engagées sans jeu ou avec un jeu radial très faible dans les ouvertures correspondantes (25) du rouet (22). 3. Réducteur de vitesse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie de couplage (7, 8) du porte-satellites (6) comporte une partie s'étendant radialement (7) et une partie tubulaire (8) s'étendant axialement depuis la périphérie interne de ladite partie radiale (7). 3036763 10 4. Réducteur de vitesse selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie tubulaire (8), la partie radiale (7) et les arbres (10) viennent de matière les uns avec les autres. 5. Réducteur de vitesse selon l'une des revendications 1 à 4, 5 caractérisé en ce que les moyens de lubrification (27, 17, 16) sont aptes à assurer l'amenée de lubrifiant depuis une zone radialement interne (26) du rouet (22) jusqu'aux paliers correspondants (18). 6. Réducteur de vitesse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de lubrification comportent au moins un 10 premier canal d'amenée de lubrifiant (27) ménagé dans le rouet (22) et débouchant au niveau des secondes extrémités des arbres (10) et au moins un second canal d'amenée de lubrifiant (17), ménagé dans chaque arbre (10) et débouchant en regard du premier canal (27). 7. Réducteur de vitesse selon l'une des revendications 1 à 6, 15 caractérisé en ce que les paliers (18) sont des paliers rotulants, tels par exemple que des paliers à rouleaux sphériques. 8. Réducteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque palier rotulant (18) comporte une bague interne (19) montée autour de l'arbre correspondant (10) et des éléments roulants (20) situés 20 radialement entre la bague interne (19) et le satellite correspondant (4), chaque arbre (10) comportant au moins une butée axiale (14), la bague interne (19) du palier (18) venant en appui à première une extrémité sur ladite butée (14), le rouet (22) étant plaqué axialement en appui sur une seconde extrémité de la bague interne (19) par l'intermédiaire de moyens 25 de serrage, tels par exemple qu'un écrou (30) vissé sur l'arbre correspondant (10). 9. Réducteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de lubrification comportent des gicleurs (29) aptes à pulvériser du lubrifiant en regard de dentures (3, 5) du planétaire interne (1), du planétaire externe et/ou des satellites (4). 3036763 11 10. Turbomachine comportant au moins un réducteur de vitesse selon l'une des revendications 1 à 9.