Brevet FR3130323A1 — publié le 20230616

L’invention concerne une turbomachine (10) pour aéronef comprenant un stator (16), un arbre de turbine (17), une machine électrique (18) agencée en arrière de l’arbre de turbine et comprenant un stator de machine électrique (22) et un rotor de machine électrique (24), un chariot d’accouplement (19) solidaire en rotation et apte à se déplacer en translation axiale par rapport au rotor de machine électrique entre des positions accouplée et désaccouplée, des organes d’accouplement (28, 29) conçus pour s’engager l’un avec l’autre à l’issue du déplacement du chariot d’accouplement depuis la position désaccouplée jusqu’à la position accouplée et pour transmettre un couple de l’un à l’autre des arbre de turbine et rotor de machine électrique, lorsqu’ils sont engagés, et un organe de rappel élastique (31) conçu pour rappeler élastiquement le chariot d’accouplement en translation axiale vers la position accouplée. Figure pour l’abrégé : Figure 1 TURBOMACHINE POUR AERONEF COMPRENANT UNE MACHINE ELECTRIQUE L’invention concerne une turbomachine pour aéronef comprenant une machine électrique. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Il est connu d’équiper des turbomachines d’aéronef d’une génératrice électrique. Cette génératrice électrique prélève de la puissance mécanique à un corps haute pression de la turbomachine, par l’intermédiaire d’un boîtier de transmission, aussi appelé « AGB » pour « Accessory Gear Box » en anglais, pour la transmettre à des accessoires, tels qu’une pompe à huile ou une pompe à carburant. Afin de suppléer cette génératrice électrique, la demande déposée sous le numéro FR2106935 au nom de la Demanderesse prévoit par exemple d’installer une machine électrique à une extrémité arrière de la turbomachine. Cette machine électrique est prévue pour prélever et/ou transmettre de la puissance mécanique, via son rotor, à une extrémité arrière d’un arbre de turbine de la turbomachine, notamment à une extrémité arrière d’un arbre basse pression en cas de turbomachine à double corps. Une telle installation pose toutefois quelques difficultés pour sa mise en œuvre. S’agissant de l’accouplement et de la transmission des efforts entre l’arbre de turbine et la machine électrique, il peut y avoir un désaxage entre l’arbre de turbine et le rotor de la machine électrique. L’arbre de turbine peut encore se déplacer en fonctionnement, notamment du fait de sa dynamique ou encore de sa dilatation thermique. D’un point de vue sécurité, il peut en outre être nécessaire de désaccoupler le rotor de la machine électrique de l’arbre de turbine qui l’entraîne, en cas de court-circuit, notamment si la machine électrique est à aimants permanents. La présente invention vise à pallier ces différentes difficultés. A cet effet, l’invention a pour objet une turbomachine pour aéronef s’étendant suivant un axe longitudinal et comprenant : - un stator fixe, - un arbre de turbine s’étendant suivant l’axe longitudinal jusqu’à une extrémité arrière de la turbomachine et étant apte à tourner autour de l’axe longitudinal par rapport au stator, - une machine électrique agencée en arrière de l’arbre de turbine et comprenant un stator de machine électrique fixé au stator et un rotor de machine électrique coaxial avec le stator de machine électrique autour d’un axe de machine électrique de direction axiale et apte à tourner par rapport au stator de machine électrique autour dudit axe de machine électrique, - un chariot d’accouplement monté solidaire en rotation avec le rotor de machine électrique autour de l’axe de machine électrique et apte à se déplacer en translation par rapport au rotor de machine électrique suivant la direction axiale entre une position accouplée et une position désaccouplée, et - des organes d’accouplement, l’un porté par une extrémité arrière de l’arbre de turbine, l’autre porté par le chariot d’accouplement, les organes d’accouplement étant conçus pour s’engager l’un avec l’autre à l’issue du déplacement du chariot d’accouplement depuis la position désaccouplée jusqu’à la position accouplée et pour transmettre un couple de l’arbre de turbine au rotor de machine électrique et/ou l’inverse, lorsque les organes d’accouplement sont engagés l’un avec l’autre, - un organe de rappel élastique monté entre le chariot d’accouplement et le rotor de machine électrique et conçu pour rappeler élastiquement le chariot d’accouplement en translation suivant la direction axiale vers la position accouplée. Selon des variantes de réalisation qui peuvent être prises ensemble ou séparément : - les organes d’accouplement sont des crabots ; - l’extrémité arrière de l’arbre de turbine porte l’un des organes d’accouplement par l’intermédiaire d’un support annulaire comprenant, successivement suivant la direction axiale, une première partie montée solidaire en rotation avec l’arbre de turbine, une deuxième partie portant ledit organe d’accouplement et une troisième partie souple reliant la première partie à la deuxième partie et étant apte à autoriser un déplacement de la première partie par rapport à la deuxième partie suivant les directions axiale et radiale ; - le chariot d’accouplement comprend une partie de chariot par l’intermédiaire de laquelle le chariot d’accouplement est monté solidaire en rotation autour de l’axe de machine électrique et libre en translation suivant la direction axiale avec le rotor de machine électrique, une partie d’accouplement portant l’autre des organes d’accouplement et une partie de liaison reliant la partie de chariot à la partie d’accouplement et comprenant une première portion qui s’étend axialement dans le prolongement de la partie d’accouplement vers la partie de chariot et qui forme une bride tronconique ; - la turbomachine comprend une enceinte lubrifiée dans laquelle sont logés des paliers supportant le rotor de machine électrique et des premières cannelures ménagées en correspondance dans le chariot d’accouplement et dans le rotor de machine électrique pour l’entraînement en rotation du chariot d’accouplement par le rotor de machine électrique et/ou l’inverse et pour le guidage en translation axiale du chariot d’accouplement par rapport au rotor de machine électrique, et un circuit de lubrification comprenant un injecteur conçu pour injecter de l’huile dans l’enceinte lubrifiée ; - la turbomachine comprend un actionneur conçu pour entraîner le chariot d’accouplement en translation depuis la position accouplée vers la position désaccouplée ; - l’actionneur comprend une partie mobile et une partie fixe par rapport à laquelle la partie mobile est apte à se déplacer en translation suivant la direction axiale, - la partie mobile de l’actionneur est conçue pour entraîner le chariot d’accouplement en translation depuis la position accouplée vers la position désaccouplée, lorsque la partie mobile se déplace elle-même en translation depuis une première position engagée vers une deuxième position engagée ; - la partie mobile de l’actionneur est conçue pour se déplacer en translation par rapport à la partie fixe depuis une première position désengagée dans laquelle la partie mobile et le chariot d’accouplement sont libres en mouvement l’un par rapport à l’autre, vers la première position engagée, lorsque le chariot d’accouplement occupe la position accouplée ; - la turbomachine comprend des organes de verrouillage, l’un porté par le rotor de machine électrique, l’autre porté par le chariot d’accouplement, les organes de verrouillage étant conçus pour s’engager l’un avec l’autre à l’issue du déplacement en translation du chariot d’accouplement par rapport au rotor de machine électrique depuis la position accouplée jusqu’à la position désaccouplée et pour bloquer le déplacement en translation du chariot d’accouplement par rapport au rotor de machine électrique depuis la position désaccouplée vers la position accouplée, lorsque le chariot d’accouplement occupe la position désaccouplée ; - la partie mobile de l’actionneur est conçue pour se déplacer en translation par rapport à la partie fixe depuis la deuxième position engagée vers une deuxième position désengagée dans laquelle la partie mobile et le chariot d’accouplement sont libres en mouvement l’un par rapport à l’autre, lorsque le chariot d’accouplement est bloqué en position désaccouplée par les organes de verrouillage. D’autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : est une vue en coupe longitudinale, partielle, d’une turbomachine pour aéronef selon un mode de réalisation de l’invention, un chariot d’accouplement de la turbomachine occupant une position accouplée ; est une vue en coupe longitudinale, schématique et partielle, de la turbomachine illustrée à la , le chariot d’accouplement occupant la position accouplée ; est une vue en coupe longitudinale, schématique et partielle, de la turbomachine illustrée aux figures 1 et 2, le chariot d’accouplement occupant une position désaccouplée ; est une vue en coupe longitudinale, partielle, d’une enceinte lubrifiée de la turbomachine illustrée aux figures 1 à 3, le chariot d’accouplement occupant une position intermédiaire entre la position accouplée et la position désaccouplée. Turbomachine (10) pour aéronef s’étendant suivant un axe longitudinal (11) de direction axiale et comprenant : - un stator (16) fixe, - un arbre de turbine (17) s’étendant suivant l’axe longitudinal (11) jusqu’à une extrémité arrière (20) de la turbomachine (10) et étant apte à tourner autour de l’axe longitudinal (11) par rapport au stator (16), - une machine électrique (18) agencée en arrière de l’arbre de turbine (17) et comprenant un stator de machine électrique (22) fixé au stator (16) et un rotor de machine électrique (24) coaxial avec le stator de machine électrique (22) autour d’un axe de machine électrique (241) de direction axiale et apte à tourner par rapport au stator de machine électrique (22) autour dudit axe de machine électrique (241), - un chariot d’accouplement (19) monté solidaire en rotation avec le rotor de machine électrique (24) autour de l’axe de machine électrique (241) et apte à se déplacer en translation par rapport au rotor de machine électrique (24) suivant la direction axiale entre une position accouplée et une position désaccouplée, et - des organes d’accouplement (28, 29), l’un (28) porté par une extrémité arrière (30) de l’arbre de turbine (17), l’autre (29) porté par le chariot d’accouplement (19), les organes d’accouplement (28, 29) étant conçus pour s’engager l’un avec l’autre à l’issue du déplacement du chariot d’accouplement (19) depuis la position désaccouplée jusqu’à la position accouplée et pour transmettre un couple de l’arbre de turbine (17) au rotor de machine électrique (24) et/ou l’inverse, lorsque les organes d’accouplement (28, 29) sont engagés l’un avec l’autre, la turbomachine (10) étant caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un organe de rappel élastique (31) monté entre le chariot d’accouplement (19) et le rotor de machine électrique (24) et conçu pour rappeler élastiquement le chariot d’accouplement (19) en translation suivant la direction axiale vers la position accouplée. Turbomachine (10) selon la revendication 1, dans laquelle les organes d’accouplement (28, 29) sont des crabots. Turbomachine (10) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle l’extrémité arrière (30) de l’arbre de turbine (17) porte l’un (28) des organes d’accouplement (28, 29) par l’intermédiaire d’un support (32) annulaire comprenant, successivement suivant la direction axiale, une première partie (33) montée solidaire en rotation avec l’arbre de turbine (17), une deuxième partie (34) portant ledit organe d’accouplement (28) et une troisième partie (35) souple reliant la première partie (33) à la deuxième partie (34) et étant apte à autoriser un déplacement de la première partie (33) par rapport à la deuxième partie (34) suivant les directions axiale et radiale. Turbomachine (10) selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le chariot d’accouplement (19) comprend une partie de chariot (38) par l’intermédiaire de laquelle le chariot d’accouplement (19) est monté solidaire en rotation autour de l’axe de machine électrique (241) et libre en translation suivant la direction axiale avec le rotor de machine électrique (24), une partie d’accouplement (39) portant l’autre (29) des organes d’accouplement (28, 29) et une partie de liaison (40) reliant la partie de chariot (38) à la partie d’accouplement (39) et comprenant une première portion (41) qui s’étend axialement dans le prolongement de la partie d’accouplement (39) vers la partie de chariot (38) et qui forme une bride tronconique. Turbomachine (10) selon l’une des revendications 1 à 4, comprenant une enceinte lubrifiée (44) dans laquelle sont logés des paliers (25, 26) supportant le rotor de machine électrique (24) et des premières cannelures (27) ménagées en correspondance dans le chariot d’accouplement (19) et dans le rotor de machine électrique (24) pour l’entraînement en rotation du chariot d’accouplement (19) par le rotor de machine électrique (24) et/ou l’inverse et pour le guidage en translation axiale du chariot d’accouplement (19) par rapport au rotor de machine électrique (24), et un circuit de lubrification (45) comprenant un injecteur (46) conçu pour injecter de l’huile dans l’enceinte lubrifiée (44). Turbomachine (10) selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant un actionneur (54) conçu pour entraîner le chariot d’accouplement (19) en translation depuis la position accouplée vers la position désaccouplée. Turbomachine (10) selon la revendication 6, dans laquelle l’actionneur (54) comprend une partie mobile (55) et une partie fixe (56) par rapport à laquelle la partie mobile (55) est apte à se déplacer en translation suivant la direction axiale, et dans laquelle la partie mobile (55) de l’actionneur (54) est conçue pour entraîner le chariot d’accouplement (19) en translation depuis la position accouplée vers la position désaccouplée, lorsque la partie mobile (55) se déplace elle-même en translation depuis une première position engagée vers une deuxième position engagée. Turbomachine (10) selon la revendication 7, dans laquelle la partie mobile (55) de l’actionneur (54) est conçue pour se déplacer en translation par rapport à la partie fixe (56) depuis une première position désengagée dans laquelle la partie mobile (55) et le chariot d’accouplement (19) sont libres en mouvement l’un par rapport à l’autre, vers la première position engagée, lorsque le chariot d’accouplement (19) occupe la position accouplée. Turbomachine (10) selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant des organes de verrouillage (59, 60), l’un (59) porté par le rotor de machine électrique (24), l’autre (60) porté par le chariot d’accouplement (19), les organes de verrouillage (59, 60) étant conçus pour s’engager l’un avec l’autre à l’issue du déplacement en translation du chariot d’accouplement (19) par rapport au rotor de machine électrique (24) depuis la position accouplée jusqu’à la position désaccouplée et pour bloquer le déplacement en translation du chariot d’accouplement (19) par rapport au rotor de machine électrique (24) depuis la position désaccouplée vers la position accouplée, lorsque le chariot d’accouplement (19) occupe la position désaccouplée. Turbomachine (10) selon la revendication 7 ou 8 et la revendication 9, dans laquelle la partie mobile (55) de l’actionneur (54) est conçue pour se déplacer en translation par rapport à la partie fixe (56) depuis la deuxième position engagée vers une deuxième position désengagée dans laquelle la partie mobile (55) et le chariot d’accouplement (19) sont libres en mouvement l’un par rapport à l’autre, lorsque le chariot d’accouplement (19) est bloqué en position désaccouplée par les organes de verrouillage (59, 60).