Brevet FR3076336A1 — publié le 20190705

PORTE-SATELLITES POUR UN REDUCTEUR DE VITESSE A TRAIN EPICYCLOIDAL DOMAINE TECHNIQUE [0001 ] La presente invention concerne un porte-satellites pour un reducteur a train epicycloIdal, en particulier pour une turbomachine d'aeronef. ETAT DE LA TECHNIQUE [0002] Un reducteur mecanique a pour but de modifier le rapport de vitesse et/ou le couple entre l'axe d'entree et l'axe de sortie d'un mecanisme. [0003] De maniere classique, les turbomachines a double flux, notamment celles ayant un haut taux de dilution, comportent un reducteur mecanique a train epicycloIdal 10 (voir figure 1) pour entrainer l'arbre 12 d'une soufflante (non representee). De maniere usuelle, le reducteur a train epicycloIdal 10 a pour but de transformer la vitesse de rotation dite rapide de l'arbre d'une turbine de puissance 14 en une vitesse de rotation plus lente pour l'arbre 12 entrainant la soufflante. [0004] De maniere classique, un reducteur a train epicycloIdal 10 comporte (par rapport a l'axe longitudinal A de la turbomachine autour duquel tourne notamment l'arbre de la turbine de puissance 14) : - un pignon solaire 16, sous la forme d'une roue dentee qui est assemble avec l'arbre de turbine 14, par exemple avec une liaison cannelee. Ce pignon solaire 16 tourne dans un sens de rotation en entrainant le reducteur 10, - un porte-satellites 18 portant des satellites 20 par l'intermediaire de paliers, de maniere a tourner autour d'axes Y paralleles a l'axe longitudinal A, les satellites 20 etant formes par des roues dentees s'engrenant autour du pignon solaire 16, et le porte-satellites 18 pouvant etre fixe a un stator par l'intermediaire de paliers ou roulements. De plus, le porte-satellite tourne autour de l'axe A, 2 - une couronne externe dentee 22, qui s'engrene avec les satellites 20 et qui peut etre maintenue fixe par rapport a la structure de la turbomachine (un stator). [0005] En particulier, le porte-satellites 18 est une des pieces centrales du 5 reducteur 10, supportant les axes paliers ainsi que les satellites 20. II a notamment pour fonction d'assurer de bonnes conditions de support pour les satellites 20 du reducteur epicycldidal 10, et de les mettre en rotation autour de l'axe A. Une des exigences majeures liees a un porte-satellites 18 est de maintenir les satellites 20 alignes, malgre les deformations subies par le porte- 10 satellite 18 qui est fortement sollicite, et egalement de ne pas rompre en cas de charge ultime. Un desalignement des satellites 20 peut notamment provoquer une usure prematuree des engrenages et du reducteur de vitesse 10. [0006] Le porte-satellites 18 est classiquement une piece en acier, titane ou autre 15 alliage metallique massive et donc lourde. Le porte-satellites peut etre ameliore sur plusieurs aspects, tels que le desalignement des axes des paliers des satellites, la tenue aux efforts, la masse, la complexite de fabrication, etc. Le critere de desalignement est considers comme le plus important car it impacte la fiabilite, la duree de vie et le rendement du reducteur. 20 [0007]Ainsi, l'objectif de la presente demande est de proposer un porte-satellites capable de supporter les charges appliquees tout en maintenant les satellites alignes, et en restant le plus leger possible. 25 [0008] Dans le document FR-Al -3 011 901, la demanderesse a propose un portesatellites 5 de reducteur qui comporte une cage 7 dont les flancs 9, 10 sont relies par des pontets 16 droits, c'est-a-dire alignes avec l'axe longitudinal A du reducteur. Le flanc 9 situe du cote de l'organe de sortie de couple 8 peut etre conforms pour diminuer le desalignement apparaissant au niveau des axes des 30 satellites. La fabrication de cette architecture est toutefois complexe a cause d'evidements peu accessibles et tres profonds. 3 [0009]Une solution pour ameliorer cette situation serait d'utiliser un portesatellites dont les flancs de la cage seraient relies par des pontets formes de barres entrecroisees. Ceci permettrait de faciliter la fabrication du porte-satellites et de l'alleger mais ne permettrait pas de diminuer de maniere suffisante le 5 desalignement des axes des satellites. [0010] L'invention apporte donc une solution a ce probleme. EXPOSE DE L'INVENTION [0011 ]L'invention propose a cet effet un porte-satellites pour un reducteur de 10 vitesse a train epicycloIdal, comportant un organe de transmission de couple d'axe longitudinal A et une cage annulaire s'etendant autour de l'axe A et reliee a une extremite longitudinale de l'organe, ladite cage comprenant deux flancs s'etendant sensiblement radialement par rapport a l'axe A et relies par des pontets, des sieges s'etendant axialement entre les flancs et etant destines a 15 supporter des satellites mantes de facon rotative autour des sieges, caracterise en ce que lesdits pontets comprennent des barres entrecroisees sensiblement en X et dont les extremites situees du cote dudit organe sont reliees audit organe par un anneau s'etendant autour dudit axe A et comportant une gorge annulaire interne continue. 20 [0012]L'invention represente un compromis entre les technologies anterieures et permet de beneficier de leurs avantages, sans leurs inconvenients. Les pontets en X permettent une meilleure accessibilite pour la fabrication et pour la maintenance du porte-satellites. En effet, comme ('architecture de la cage est plus 25 ouverte par rapport aux porte-satellites de l'etat de la technique, ceci permet par exemple de realiser des operations de fraisage depuis l'exterieur de la cage et facilite des controles endoscopiques. [0013] Les contraintes dans la piece et le desalignement des satellites par rapport 30 a l'axe A sont en outre recluits grace a la gorge annulaire continue de la cage, qui 0 isole » la cage de l'organe de transmission et donc limite la transmission de contraintes de l'un a l'autre, notamment pour ce qui est du passage du couple, et 4 permet a la cage d'avoir une symetrie de revolution, afin de reduire sa sensibilite aux efforts centrifuges. Cette symetrie permet de reduire le desalignement des axes des paliers de satellites en presence d'un champ centrifuge. Ces caracteristiques permettent de conferer au porte-satellites une rigidite equilibree. 5 [0014]Le porte-satellites selon ('invention peut comprendre une ou plusieurs des caracteristiques suivantes, prises isolement les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - chaque pontet comprend au moins deux barres entrecroisees, 10 - les deux barres de chaque pontet s'entrecroisent dans une zone situee a proximite de l'un des flancs ou avantageusement a mi-distance des flancs ; cette position permet de reduire les contraintes dans les pontets, - ledit anneau a en demi section axiale une forme sensiblement en U et comprend deux parois annulaires sensiblement coaxiales et paralleles et reliees a leur 15 peripherie externe par une paroi sensiblement cylindrique ; cette forme en U definit ladite gorge ; cette forme dite de 0 rigidite equilibree » permet de diminuer le desalignement vu par les axes des satellites, - une premiere desdites parois annulaires forme un desdits flancs et l'autre desdites parois annulaires est reliee audit organe ; les flancs de la cage sont ainsi 20 isolees de l'organe de transmission du reducteur, - ladite paroi cylindrique comprend une rangee annulaire d'orifices traversants ; ces orifices permettent d'evacuer de l'huile et d'eviter de former un balourd a cause d'huile piegee par la centrifugation, due a la rotation du porte-satellite, - ladite paroi cylindrique comprend un cordon annulaire d'equilibrage qui est forme 25 en saillie sur sa surface cylindrique externe ; ceci est avantageux pour faciliter la correction du balourd du porte-satellites, par usinage de ce cordon, - ladite surface cylindrique externe est la surface cylindrique externe de plus grand diametre de ladite paroi cylindrique ; cela permet de corriger un balourd avec le moins d'enlevement de matiere possible, 30 - ledit anneau a un diametre interne sensiblement egal a un diametre interne d'un alesage interne dudit organe, ou lesdites parois annulaires ont un diametre interne sensiblement egal au diametre interne dudit alesage, 5 - ledit anneau a un diametre externe sensiblement egal a un diametre externe maximal desdits pontets, - chacun desdits pontets definit entre ses barres deux espaces triangulaires ou trapezdidaux disposes tete beche, un premier desdits espaces etant situe du cote 5 dudit anneau et comportant une base definie par ledit anneau, et un second desdits espaces etant situe du cote oppose et comportant une base ouverte axialement vers ce cote, - ledit second espace communique avec une premiere encoche prevue a la peripherie externe du flanc oppose audit organe, cette premiere encoche ayant 10 une forme generale en V dont la pointe est orientee radialement vers l'axe et orientee vers la pointe d'une seconde encoche sensiblement en V disposee de maniere tete beche a la peripherie interne du merle flanc, - l'epaisseur radiale des pontets varie axialement et est maximale au niveau de leur liaison auxdits flancs. 15 [0015] L'invention concerne egalement un reducteur de vitesse a train epicycloIdal comportant un porte-satellites comme evoque ci-dessus. L'invention concerne encore une turbomachine, en particulier d'aeronef, comportant un reducteur a train epicycloIdal comme evoque ci-dessus. 20 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0016]D'autres caracteristiques et avantages de l'invention apparaitront a la lecture de la description detainee d'exemples de realisation ci-apres, en reference aux figures annexees qui representent, respectivement : 25 - la figure 1 est une vue schematique en perspective et en coupe d'un reducteur a train epicycloIdal classique, - la figure 2 est une vue schematique en perspective d'un porte-satellites selon l'invention, - la figure 3 est une vue schematique partielle en coupe axiale du porte- 30 satellites de la figure 2, et montre des dimensions, - les figures 4a et 4b sont des vues schematiques partielles de face d'un flanc de la cage du porte-satellites de la figure 2, 6 - les figures 5a a 5c sont des vues schematiques de cote de la cage du portesatellites de la figure 2, et montrent d'autres dimensions, - les figures 6a et 6b sont des vues schematiques en coupe du porte-satellites obtenu suite a tournage et avant son usinage en particulier pour la realisation des 5 pontets, et montrent d'autres dimensions, et - les figures 7a et 7b sont des vues similaires aux figures 3 et 4, et montrent d'autres dimensions. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION 10 [0017] Comme mentionne ci-dessus, la figure 1 illustre la structure generale d'un reducteur de vitesse a train epicycloIdal 10. Lors du fonctionnement du train epicycloIdal 10, le couple transmis au travers du reducteur 10 etant important, ceci peut provoquer une deformation du porte-satellites 18 et mener a un desalignement des axes des satellites 20. Par ailleurs, les forces centrifuges 15 peuvent egalement generer une deformation du porte-satellites 20, pouvant la encore causer un desalignement des satellites 20. Comme indique precedemment, it est indispensable que le porte-satellites 18 maintienne le bon positionnement des satellites 20, malgre les deformations subies par le portesatellites 18 en fonctionnement. 20 [0018]Comme visible sur la figure 2, le porte-satellites 18 selon ('invention s'etend le long de l'axe A et comporte deux parties : un organe de transmission de couple d'axe 24 longitudinal A et une cage annulaire 26 s'etendant autour de l'axe A. La cage annulaire 26 est reliee a une extremite longitudinale de l'organe 24. L'organe 25 24 est tubulaire et s'etend axialement (selon l'axe A). II a une forme generale cylindrique ou tronconique, dont une extremite longitudinale est prolongee par une partie de liaison annulaire et destinee a faire le lien avec l'arbre de turbine 14 (voir figure 1). Ainsi, l'extremite longitudinale avant de l'organe 24 est reliee a la cage 26 et l'extremite arriere qui comporte une denture est destinee a etre engrainee 30 avec l'arbre de turbine 14. [0019] L'avant est Mini comme etant du cote de la soufflante et l'arriere est Mini comme etant du cote de la tuyere d'echappement de la turbomachine. 7 [0020] La cage annulaire 26 comporte deux flancs 28, 30 s'etendant sensiblement radialement par rapport a l'axe A, respectivement un flanc avant 28 et un flanc arriere 30. Le flanc avant 28 est Mini comme le flanc situe du cote oppose de 5 l'organe de transmission 24 et le flanc arriere 30 est Mini comme celui solidaire de l'organe 24. Les deux flancs 28, 30 sont relies entre eux par des pontets 32. Comme illustre sur les figures 2 et suivantes, chaque pontet 32 comprend deux bras ou barres entrecroisees 33, 34 et presente donc une forme generale de X. Chaque barre 33, 34 est ainsi decoupee en deux parties correspondantes 33a, 10 33b, 34a, 34b sensiblement alignees et s'etendant de part et d'autre du croisement (ou zone de croisement) du X. Dans l'exemple represents, les deux barres correspondantes 33, 34 de chaque pontet 32 s'entrecroisent dans une zone situee a proximite de l'un des flancs 28, 30, ou avantageusement a midistance des flancs. 15 [0021]Selon le mode de realisation presents, les flancs 28, 30 et les pontets 32 sont formes d'une seule piece. Ceci permet que le porte-satellites 18 forme un seul ensemble structure!, eliminant de fait les problemes lies a ('assemblage de plusieurs pieces par l'intermediaire d'organes de liaison additionnels. Ceci permet 20 notamment d'eviter les problemes lies au balourd genere par les tolerances d'assemblage, les problemes de montage ou encore la masse supplementaire due a la multiplication des pieces. [0022]Comme illustre sur les figures 4a et 4b notamment, les flancs avant 28 et 25 arriere 30 comportent chacun des trous servant chacun au montage d'une extremite d'un axe de satellite 20 (figure 1) et formant ainsi des sieges 36 pour les satellites 20. Ces sieges 36 s'etendent ainsi axialement (selon l'axe A) entre les flancs 28, 30 et sont destines a supporter les satellites 20 mantes de fawn rotative autour des sieges 36. 30 [0023] Comme visible sur les figures 2 et 4a, 4b, au moins l'un des flancs 28, 30, en ('occurrence le flanc avant 28 comprend, entre deux sieges 36 adjacents, au moins une ou deux encoches 38, 39. Dans l'exemple represents, les encoches 8 sont alignees avec un pontet 32 selon un plan passant par l'axe A mais, en variante, elles pourraient etre agencees differemment. Chaque encoche 38 est situee a la peripherie externe du flanc 28, entre les barres correspondantes 33, 34 de chaque pontet 32, et presente une forme generale en U ou V dont l'ouverture 5 est orientee radialement vers l'exterieur par rapport a l'axe A. Chaque encoche 39 est situee a la peripherie interne du flanc 28 et presente une forme generale en U ou V. Ces encoches 38, 39 sont disposees tete beche de sorte que leurs pointes ou fonds soient orientes l'un(e) vers l'autre. 10 [0024] De maniere connue en soi, lors du fonctionnement du train reducteur 10, un premier chemin d'efforts traverse le flanc arriere 30 (partant des extremites correspondantes des sieges 36 des satellites 20) puis l'organe de transmission de couple 24. Un second chemin d'efforts traverse le flanc avant 28 (des extremites correspondantes des sieges 36 des satellites 24 jusqu'aux zones de liaison entre 15 le flanc avant 28 et les pontets 32), les pontets 32 puis l'organe de transmission de couple 24. [0025] La cage 26 qui supporte les axes des paliers (selon les axes Y) et donc les satellites 20 est ainsi conformee avec les barres 33, 34 entrecroisees pour obtenir 20 des 0 treillis » ou 0 croisillons ». Ceci permet le bon passage des efforts necessaires au fonctionnement du train reducteur 10 avec un minimum de matiere. La presente invention presente donc une solution qui optimise la masse du reducteur 10 sans gener le passage des efforts entre les flancs 28, 30 et en limitant le desalignement des satellites 20. 25 [0026] Cette optimisation est notamment obtenue grace a l'inclinaison particuliere des barres 33, 34 des pontets 32. En effet, les barres 33, 34 des pontets 32 sont chacune decoupees en deux parties : une partie arriere (proche du flanc arriere 30) et une partie avant (proche du flanc avant 28). Les parties arriere 33b, 34b et 30 avant 33a, 34a de chaque barre 33, 34 se rejoignent au croisement du X forme par chaque pontet 32. La particularite de ('invention est que, de merle que les barres correspondantes 33, 34 entre elles, les parties arriere 33b, 34b et avant 33a, 34a de chaque barre 33, 34 de chaque pontet 32 ne s'etendent pas dans le 9 merle plan et forment un angle different de 0 entre elles. Ainsi, chaque pontet 32 comprend des barres 33, 34 qui sont chacune inclinees par rapport a un plan longitudinal passant par l'axe A et sensiblement par la barre 33, 34 correspondante. Cette difference d'inclinaison des barres 33, 34 entre elles et des 5 differentes parties 33a, 34a, 33b, 34b entre elles permet de rigidifier le porte- satellites 26 en torsion autour de l'axe A lors du fonctionnement de la turbomachine, et donc de limiter les desalignements des axes satellites par rapport a l'axe A, lorsque des efforts dus a la torsion transitent dans le portesatellites. 10 [0027]Selon une autre caracteristique de ('invention, les pontets 32 sont relies a l'organe par un anneau 50 s'etendant autour de l'axe A et comportant une gorge annulaire interne 52 continue visible a la figure 3. 15 [0028] Dans l'exemple represents, ('anneau 50 a en demi section axiale une forme sensiblement en U et comprend deux parois annulaires 50a, 50b sensiblement coaxiales et paralleles et reliees a leur p6riph6rie externe par une paroi sensiblement cylindrique 50c. [0029] La paroi avant 50a forme un des flancs, a savoir le flanc arriere, et la paroi 20 arriere 50b est reliee a l'organe 24. [0030] La paroi 50c comprend une rangee annulaire d'orifices 53 traversants en direction radiale. Ces orifices ont pour fonction de permettre ('evacuation de l'huile, et d'eviter de pieger des poches d'huile par centrifugation, ce qui pourrait notamment causer du balourd. 25 [0031] La paroi 50c comprend en outre un cordon annulaire 54 d'equilibrage qui est forme en saillie sur sa surface cylindrique externe. Ce cordon est avantageusement realise afin d'autoriser une modification de sa geometrie par usinage en vue de corriger un eventuel balourd du porte-satellites. Dans le cas au le porte-satellites serait realise par usinage d'un bloc de matiere, le cordon serait 30 forme in situ et serait usine posterieurement en fonction d'un balourd constate et a corriger. La position du cordon sur le plus grand diametre du porte-satellites 10 permet de corriger le balourd avec un minimum d'enlevement de matiere. Le cordon est ici positionne sur le flanc arriere 30 mais it pourrait l'etre sur le flanc avant 28. [0032] L'anneau 50 a un diametre interne D1 sensiblement egal a un diametre 5 interne D2 d'un alesage interne 56 de l'organe 24. Autrement dit, les parois annulaires 50a, 50b ont un diametre interne sensiblement egal au diametre interne de ('alesage 56. [0033]L'anneau 50 a de plus un diametre externe D3 sensiblement egal au diametre externe maximal D4 des pontets. 10 [0034]Chaque pontet 32 definit entre ses barres 33, 34 deux espaces 60, 62 triangulaires ou trapezdidaux disposes tete beche. Les coins de ces espaces peuvent etre arrondis concaves. Un premier espace 60 est situe du cote de l'anneau 50 et comporte une base definie par l'anneau 50, et donc orientee vers l'arriere. Un second espace 62 est situe du cote oppose et comporte une base 15 ouverte axialement vers ce cote. L'espace 62 communique avec l'encoche 38 precitee, comme cela est visible aux figures 2 et 4a, 4b. [0035] L'epaisseur radiale E des pontets 32 varie axialement et est maximale (E') au niveau de leur liaison aux flancs 28, 30. [0036] Les figures 4a a 7b illustrent plusieurs parametres dimensionnels optimises 20 pour un exemple particulier de realisation de ('invention. [0037]La figure 4a montre que les sieges 36 du flanc 28 ont un plus grand diametre que celui des sieges du flanc 30. Les sieges 36 du flanc 30 sont visibles a travers ceux du flanc 28 aux figures 4a et 4b. Le flanc 28 regoit au niveau de 25 chaque siege un couvercle annulaire non represents. Les sieges 36 sont entourees par des portions annulaires 36b dont l'epaisseur est determinee pour conferer une certaine souplesse dans cette zone. Ces portions 36b sont bordees par les encoches 38, 39 et comprennent des orifices de montage de vis pour la tenue des couvercles. 30 11 [0038] La figure 4b montre que les portions 36b du flanc sont reliees entre elles par les bandes de matiere 36c s'etendant entre les encoches 38, 39, et plus precisement entre les pointes ou fonds de ces encoches. Ces bandes 36c peuvent egalement comprendre une zone amincie et de plus grande souplesse 5 form6e par exemple par un trou borgne 66 de diametre pr6d6termin6, realise sur la face avant du flanc. [0039] Les figures 6a et 6b sont des vues schematiques en coupe du portesatellites obtenu suite a tournage et avant son usinage en particulier pour la realisation des pontets. Ces figures permettent notamment d'apprecier l'epaisseur 10 de la piece dans plusieurs zones ainsi que les rayons et angles de raccordement de portions des pontets. [0040] Parmi les parametres optimises, on trouve par exemple des longueurs ou distances notees L, des epaisseurs notees e, des rayons notes r, des angles notes a, 13, y, etc. 15 [0041] En reference a la figure 5a : 5° REVENDICATIONS1. Porte-satellites (18) pour un reducteur de vitesse a train epicycloIdal (10), comportant un organe de transmission de couple (24) d'axe longitudinal A et une cage annulaire (26) s'etendant autour de l'axe A et reliee a une extremite longitudinale de ('organe (24), ladite cage (26) comprenant deux flancs (28, 30) s'etendant sensiblement radialement par rapport a l'axe A et relies par des pontets (32), des sieges (36) s'etendant axialement entre les flancs (28, 30) et etant destines a supporter des satellites (20) mantes de fagon rotative autour des sieges (36), caracterise en ce que lesdits pontets (32) comprennent des barres (33, 34) entrecroisees sensiblement en X et dont les extremites situees du cote dudit organe sont reliees audit organe par un anneau (50) s'etendant autour dudit axe A et comportant une gorge annulaire interne (52) continue. 2. Porte-satellites (18) selon la revendication precedente, dans lequel !edit anneau (50) a en demi section axiale une forme sensiblement en U et comprend deux parois annulaires (50a, 50b) sensiblement coaxiales et paralleles et reliees a leur peripherie externe par une paroi (50c) sensiblement cylindrique. 3. Porte-satellites (18) selon la revendication precedente, dans lequel une premiere (50a) desdites parois annulaires forme un desdits flancs (30) et l'autre (50b) desdites parois annulaires est reliee audit organe (24). 4. Porte-satellites (18) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel ladite paroi cylindrique (50c) comprend une rangee annulaire d'orif ices (53) traversants. 5. Porte-satellites (18) selon l'une des revendications 2 a 4, dans lequel ladite paroi cylindrique (50c) comprend un cordon annulaire (54) d'equilibrage qui est forme en saillie sur sa surface cylindrique externe. 13 6. Porte-satellites (18) selon la revendication precedente, dans lequel ladite surface cylindrique externe est la surface cylindrique externe de plus grand diametre de ladite paroi cylindrique (50c). 5 7. Porte-satellites (18) selon l'une des revendications precedentes, dans lequel ledit anneau (50) a un diametre interne (D1) sensiblement egal a un diametre interne (D2) d'un alesage interne (56) dudit organe (24), ou lesdites parois annulaires (50a, 50b) ont un diametre interne (D1) sensiblement egal au diametre interne (D2) dudit alesage. 10 8. Porte-satellites (18) selon l'une des revendications precedentes, dans lequel chacun desdits pontets (32) definit entre ses barres (33, 34) deux espaces (60, 62) triangulaires ou trapezdidaux disposes tete beche, un premier (60) desdits espaces etant situe du cote dudit anneau (50) et comportant une base definie 15 par ledit anneau, et un second (62) desdits espaces etant situe du cote oppose et comportant une base ouverte axialement vers ce cote. 9. Porte-satellites (18) selon la revendication precedente, dans lequel ledit second espace (62) communique avec une premiere encoche (38) prevue a la 20 peripherie externe du flanc (28) oppose audit organe (24), cette premiere encoche ayant une forme generale en V dont la pointe est orientee radialement vers l'axe (A) et orientee vers la pointe d'une seconde encoche (39) sensiblement en V disposee de maniere tete beche a la p6riph6rie interne du merle flanc (28). 25 10. Reducteur de vitesse a train epicycloIdal (10) comportant un porte-satellites (18) selon l'une quelconque des revendications precedentes. 11. Turbomachine, en particulier d'aeronef, comportant un reducteur a train 30 epicycloIdal (10) selon la revendication precedente.