Brevet FR3132554A1 — publié le 20230811

Réducteur de vitesse (10) pour une turbomachine (1) d’aéronef, ce réducteur ayant un axe principal (X) et comportant : - un porte-satellites (13) comportant une cage (120) et un porte-cage (122), - un solaire (11) situé dans la cage (120) et centré sur l’axe principal (X), - une rangée annulaire de satellites (12) disposés autour de l’axe principal (X) et du solaire (11) et engrenés avec le solaire (11), - une couronne (14) disposée autour de l’axe (X) et de la cage (120) et engrenée avec les satellites (12), la cage (120) et le porte-cage (122) étant reliés entre eux par des liaisons dont la souplesse en flexion est optimisée. Figure pour l'abrégé : Figure 10 REDUCTEUR DE VITESSE POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un réducteur de vitesse pour une turbomachine d’aéronef, ainsi qu’une turbomachine d’aéronef comportant un tel réducteur. Aval-plan technique L’état de l’art comprend notamment les documents FR-A1-2 987 416, FR-A1-2 853 382, FR-A1-3 041 054, FR-A1-3 052 213, FR-A1-3 073 915, FR-A1-3 084 428. Le rôle d’un réducteur mécanique est via un mécanisme de transmission de modifier le rapport de vitesse et le couple entre un arbre d’entrée et un arbre de sortie du mécanisme d’entrainement. Les nouvelles générations de turbomachines à double flux, notamment celles ayant un haut taux de dilution, comportent un réducteur mécanique pour entraîner l’arbre d’une soufflante (aussi appelé « fan »). De manière usuelle, le réducteur a pour but de transformer la vitesse de rotation dite rapide de l’arbre d’une turbine de puissance en une vitesse de rotation plus lente pour l’arbre entraînant la soufflante. Un tel réducteur comprend un pignon central, appelé solaire, une couronne et des pignons appelés satellites, qui sont en prise entre le solaire et la couronne. Les satellites sont maintenus par un châssis appelé porte-satellites. Le solaire, la couronne et le porte-satellites sont des planétaires car leurs axes de révolution coïncident avec l’axe longitudinal de la turbomachine. Les satellites ont chacun un axe de révolution différent et sont équirépartis sur le même diamètre de fonctionnement autour de l’axe des planétaires. Ces axes sont parallèles à l’axe longitudinal de la turbomachine. Il existe plusieurs architectures de réducteur. Dans l’état de l’art des turbomachines à double flux, les réducteurs sont de type planétaire ou épicycloïdal. Il existe dans d’autres applications similaires, des architectures dites différentielles ou « compound ». - sur un réducteur planétaire, le porte-satellites est fixe et la couronne constitue l'arbre de sortie du dispositif qui tourne dans le sens inverse du solaire. - sur un réducteur épicycloïdal, la couronne est fixe et le porte-satellites constitue l'arbre de sortie du dispositif qui tourne dans le même sens que le solaire. - sur un réducteur différentiel, aucun élément n’est fixé en rotation. La couronne tourne dans le sens contraire du solaire et du porte-satellites. Les réducteurs peuvent être composés d’un ou plusieurs étages d’engrènement. Cet engrènement est assuré de différentes façons comme par contact, par friction ou encore par champ magnétique. Il existe plusieurs types d’engrènement par contact comme avec des dentures droites ou en chevron. Le porte-satellites peut être monobloc ou se présenter sous la forme d’une cage et d’un porte-cage. La cage comprend une cavité interne dans laquelle sont logés le solaire, les satellites et les paliers de guidage de ces satellites. Le solaire comprend des cannelures internes d’accouplement à un premier arbre de la turbomachine et le porte-cage comprend une portion cylindrique comportant des cannelures externes d’accouplement à un autre arbre. La liaison de la cage au porte-cage est en général rigide. En variante, on peut envisager une technologie dans laquelle la cage est reliée au porte-cage par des liaisons « souples », telles que décrites dans le document FR-A1-2 853 382. Dans un tel cas, le porte-cage comprend une rangée annulaire de doigts axiaux qui portent des premiers éléments de liaison. Ces premiers éléments de liaison coopèrent avec des seconds éléments de liaison montés dans des logements de la cage pour former les liaisons souples entre le porte-cage et la cage, qui autorisent au moins deux degrés de liberté. On a déjà proposé de réaliser ces liaisons souples avec des rotules, les doigts portant des rotules traversées par des broches cylindriques s’étendant dans les logements de la cage. En fonctionnement, lors de la mise sous couple du porte-satellites, les doigts vont fléchir et transmettre le couple à la cage. Les rotules permettent de ne pas transmettre le fléchissement des doigts aux broches. Le porte-cage maintient la cage dans son plan de symétrie afin d’équilibrer la récupération des efforts de part et d’autre des satellites. Dans cette configuration, il est important de réduire au maximum les risques de désalignement dû à la torsion et répercuté aux satellites. Cet objectif peut être réalisé grâce à la liaison entre la cage et le porte-cage dans un plan médian de la cage et par les degrés de liberté conférés par les liaisons souples précitées. Cela permet d’avoir deux chemins d’effort identiques sur les parties avant et arrière de chaque satellite, et limite donc leur risque de désalignement. Toutefois, on constate que, dans le plan de la liaison, les chemins d’efforts ne sont pas tout à fait identiques à cause de phénomènes de flexion des broches entre la cage et le porte-cage. Il en résulte des pressions de contact et des amplitudes de glissement différentes entre les interfaces, et donc une possible usure prématurée de l’interface la plus sollicitée. Cela accentue aussi les déformations de la cage et des surcontraintes peuvent apparaitre. De plus, les zones de contact ne sont pas réparties uniformément à cause de la flexion des broches, ce qui engendre un risque supplémentaire d’usure de type « fretting ». La présente invention propose un perfectionnement qui apporte une solution simple, efficace et économique à au moins une partie des problèmes évoqués ci-dessus. L’invention concerne un réducteur de vitesse pour une turbomachine d’aéronef, ce réducteur ayant un axe principal et comportant : - un porte-satellites comportant une cage et un porte-cage, - un solaire situé dans la cage et centré sur l’axe principal, - des satellites disposés autour de l’axe principal et du solaire et engrenés avec le solaire, - une couronne disposée autour de l’axe X et de la cage et engrenée avec les satellites, l’un des éléments choisi parmi la cage et le porte-cage comportant une rangée annulaire de doigt axiaux disposés autour de l’axe principal, et l’autre de ces éléments comportant une rangée annulaire de logements axiaux dans lesquels sont montés les doigts, chacun des logements étant délimité par deux pontets, respectivement radialement interne et externe, qui comportent des orifices radiaux alignés avec un orifice radial du doigt intercalé entre ces pontets, les orifices des pontets et du doigt étant traversés par une broche orientée selon un axe radial, chacune des broches comportant un tronçon radialement externe s’étendant dans l’orifice du pontet externe, un tronçon intermédiaire s’étendant dans l’orifice du doigt, et un tronçon radialement interne s’étendant dans l’orifice du pontet interne, caractérisé en ce que : - au moins l’un des pontets de chacun des logements comprend au moins une première zone circonférentielle s’étendant autour de l’axe radial, qui comprend au moins un évidement, et au moins une seconde zone circonférentielle autour de l’axe radial, qui est dépourvue d’évidement, de façon à assouplir au moins l’un des pontets, et/ou - au moins l’un des tronçons externe et interne de chacune des broches comprend au moins un évidement qui est centré sur l’axe radial ou s’étend autour de cet axe radial, et le tronçon intermédiaire de chacune des broches est dépourvu d’un tel évidement, de façon à assouplir la broche. Des zones de souplesse sont ainsi créées dans au moins un des pontets et/ou dans les broches, de façon à mieux équilibrer les contacts et les sollicitations lors de la transmission des efforts. L’invention permet donc une meilleure répartition de la pression et du glissement sur chaque zone et donc diminue le risque de « fretting ». La présente invention est compatible d’un réducteur à simple étage ou à plusieurs étages ; d’un réducteur planétaire, épicycloïdal ou différentiel ; de dentures droites, hélicoïdales ou en chevron ; de tout type de paliers de satellites, qu’ils soient composés d’éléments roulants, de paliers hydrodynamiques, etc. Le réducteur selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : - chacun des pontets interne et/ou externe comprend une première zone circonférentielle unique qui s’étend sur 60 à 180° autour de l’axe radial, et une seconde zone circonférentielle unique qui s’étend sur 180 à 300° autour de l’axe radial, - chacun des pontets interne et/ou externe comprend deux premières zones circonférentielles qui sont diamétralement opposées par rapport à l’axe radial, et deux secondes zones circonférentielles qui sont situées entre les premières zones circonférentielles, - chacun des évidements s’étend sur toute l’épaisseur du pontet, - chacun des évidements a en section dans un plan perpendiculaire à l’axe radial une forme circulaire, oblongue, incurvée ou elliptique, - chacun des évidements s’étend en direction radiale de manière inclinée par rapport à l’axe radial, - les premières zones circonférentielles sont situées dans un plan perpendiculaire à l’axe principal, et les secondes zones circonférentielles sont situées dans des plans passant par l’axe principal, - au moins un des tronçons interne et externe de chacune des broches comprend une rainure annulaire formée dans ledit tronçon et s’étendant autour de l’axe radial, - la rainure a en section une forme générale en L, - au moins un des tronçons interne et externe de chacune des broches comprend deux rainures annulaires en L et disposées de manière symétrique par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe radial, - au moins un des tronçons interne et externe de chacune des broches comprend un alésage axial interne qui s’étend sur toute la longueur axiale de ce tronçon, - l’alésage est étagé et comprend plusieurs portions axiales de diamètres différents, - les tronçons interne et externe de chacune des broches comprennent des évidements qui sont disposés de manière symétrique par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe radial et passant sensiblement au milieu de la broche, -- les pontets interne et externe ont des épaisseurs identiques ou similaires et chacun de ces pontets comprend au moins un évidement, -- les pontets interne et externe ont des épaisseurs différentes et celui qui a la plus grande épaisseur est le seul à comprendre au moins un évidement, -- l’orifice de chaque doigt reçoit une rotule traversée par ladite broche, -- les satellites sont répartis autour de l’axe principal du réducteur, -- l’assouplissement du ou des pontets et/ou de la broche est réalisé en flexion et/ou compression. L’invention concerne en outre une turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant un réducteur tel que décrit ci-dessus. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : la est une vue schématique en coupe axiale d’une turbomachine utilisant l’invention ; la est une vue schématique en coupe axiale d’un réducteur à train épicycloïdal ; la est une vue schématique en perspective d’une cage d’un porte-satellites de réducteur ; la est une vue schématique en coupe axiale d’une cage et d’un porte-cage de porte-satellites ; la est une vue de détail de la ; la est une vue schématique partielle de dessus d’un réducteur selon l’invention, et illustre un premier mode de réalisation des pontets de son porte-satellites ; la est une vue schématique partielle de dessus d’un réducteur selon l’invention, et illustre un deuxième mode de réalisation des pontets de son porte-satellites ; la est une vue schématique partielle de dessus d’un réducteur selon l’invention, et illustre un troisième mode de réalisation des pontets de son porte-satellites ; la est une vue schématique partielle de dessus d’un réducteur selon l’invention, et illustre un quatrième mode de réalisation des pontets de son porte-satellites ; la est une vue schématique partielle en coupe d’un réducteur selon l’invention, et illustre un cinquième mode de réalisation des pontets de son porte-satellites ; la est une vue schématique partielle en coupe d’un réducteur selon l’invention, et illustre un premier mode de réalisation d’une broche de son porte-satellites ; la est une vue schématique partielle en coupe d’un réducteur selon l’invention, et illustre un deuxième mode de réalisation d’une broche de son porte-satellites ; la est une vue schématique partielle en coupe d’un réducteur selon l’invention, et illustre un troisième mode de réalisation d’une broche de son porte-satellites ; la est une vue schématique partielle en coupe d’un réducteur selon l’invention, et illustre un quatrième mode de réalisation d’une broche de son porte-satellites ; la est une vue très schématique partielle d’un type de liaison entre une cage et un porte-cage d’un porte-satellites de réducteur ; et la est une vue très schématique partielle d’un autre type de liaison entre une cage et un porte-cage d’un porte-satellites de réducteur. Réducteur de vitesse (10) pour une turbomachine (1) d’aéronef, ce réducteur ayant un axe principal (X) et comportant : - un porte-satellites (13) comportant une cage (120) et un porte-cage (122), - un solaire (11) situé dans la cage (120) et centré sur l’axe principal (X), - des satellites (12) disposés autour de l’axe principal (X) et du solaire (11) et engrenés avec le solaire (11), - une couronne (14) disposée autour de l’axe (X) et de la cage (120) et engrenée avec les satellites (12), l’un des éléments choisi parmi la cage (120) et le porte-cage (122) comportant une rangée annulaire de doigt axiaux (182) disposés autour de l’axe principal (X), et l’autre de ces éléments comportant une rangée annulaire de logements axiaux (180) dans lesquels sont montés les doigts (182), chacun des logements (180) étant délimité par deux pontets, respectivement radialement interne (140b1) et externe (140a1), qui comportent des orifices radiaux (141) alignés avec un orifice radial du doigt intercalé entre ces pontets (140a1, 140b1), les orifices (141) des pontets (140a1, 140b1) et du doigt (182) étant traversés par une broche (188) orientée selon un axe radial (Z), chacune des broches (188) comportant un tronçon radialement externe (200a) s’étendant dans l’orifice (141) du pontet externe (140a1), un tronçon intermédiaire (200b) s’étendant dans l’orifice du doigt (182), et un tronçon radialement interne (200c) s’étendant dans l’orifice (141) du pontet interne (140b1), caractérisé en ce que : - au moins l’un des pontets (140a1, 140b1) de chacun des logements (180) comprend au moins une première zone circonférentielle (G1) s’étendant autour de l’axe radial (Z), qui comprend au moins un évidement (202), et au moins une seconde zone circonférentielle (G2) autour de l’axe radial (Z), qui est dépourvue d’évidement, de façon à assouplir l’au moins un des pontets (140a1, 140b1), et/ou - au moins l’un des tronçons externe et interne (202a, 202c) de chacune des broches (188) comprend au moins un évidement (204) qui est centré sur l’axe radial (Z) ou s’étend autour de cet axe radial (Z), et le tronçon intermédiaire (202b) de chacune des broches (188) est dépourvu d’un tel évidement, de façon assouplir la broche. Réducteur (10) selon la revendication 1, dans lequel chacun des pontets interne et/ou externe (140a1, 140b1) comprend une première zone circonférentielle (G1) unique qui s’étend sur 60 à 180° autour de l’axe radial (Z), et une seconde zone circonférentielle (G2) unique qui s’étend sur 180 à 300° autour de l’axe radial (Z). Réducteur (10) selon la revendication 1, dans lequel chacun des pontets interne et/ou externe (140a1, 140b1) comprend deux premières zones circonférentielles (G1) qui sont diamétralement opposées par rapport à l’axe radial (Z), et deux secondes zones circonférentielles (G2) qui sont situées entre les premières zones circonférentielles (G1). Réducteur (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chacun des évidements (202) s’étend sur toute l’épaisseur du pontet (140a1, 140b1). Réducteur (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chacun des évidements (202) a en section, dans un plan perpendiculaire à l’axe radial (Z), une forme circulaire, oblongue, incurvée ou elliptique. Réducteur (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chacun des évidements (202) s’étend en direction radiale de manière inclinée par rapport à l’axe radial (Z). Réducteur (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les premières zones circonférentielles (G1) sont situées dans un plan (H) perpendiculaire à l’axe principal (X), et les secondes zones circonférentielles (G2) sont situées dans des plans (U) passant par l’axe principal (X). Réducteur (10) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel au moins un des tronçons interne et externe (202a, 202c) de chacune des broches (188) comprend une rainure annulaire formée dans ledit tronçon et s’étendant autour de l’axe radial (Z). Réducteur selon la revendication 8, dans lequel la rainure a en section une forme générale en L. Réducteur selon la revendication 8 ou 9, dans lequel au moins un des tronçons interne et externe (202a, 202c) de chacune des broches (188) comprend deux rainures annulaires en L et disposées de manière symétrique par rapport à un plan (R) perpendiculaire à l’axe radial (Z). Réducteur (10) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel au moins un des tronçons interne et externe (202a, 202c) de chacune des broches (188) comprend un alésage axial interne qui s’étend sur toute la longueur axiale de ce tronçon. Réducteur (10) selon la revendication 11, dans lequel l’alésage est étagé et comprend plusieurs portions axiales de diamètres différents. Réducteur (10) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les tronçons interne et externe (202a, 202c) de chacune des broches (188) comprennent des évidements (204) qui sont disposés de manière symétrique par rapport à un plan (V) perpendiculaire à l’axe radial (Z) et passant sensiblement au milieu de la broche. Turbomachine (1), en particulier d’aéronef, comportant un réducteur (210) selon l’une des revendications précédentes.