Brevet FR3134867A1 — publié le 20231027

Réducteur mécanique (6) de turbomachine (1), en particulier d’aéronef, ce réducteur comportant : - un solaire (7) comportant des cannelures internes (7a) et une denture externe (7b), - une couronne (9) qui s’étend autour du solaire (7) et qui comprend une denture interne, - des satellites (8) qui sont agencés entre le solaire et la couronne et qui comprennent chacun au moins une denture externe (8d) d’engrènement avec ladite denture externe du solaire et ladite denture interne de la couronne, et - un porte-satellites (10) qui portent des premiers paliers (11) de guidage en rotation des satellites, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un second palier (200, 201) de guidage en rotation du solaire (7), ledit au moins un second palier (200, 201) étant monté entre le solaire (7) et le porte-satellites (10). Figure pour l'abrégé : Figure 6 REDUCTEUR MECANIQUE DE TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine des réducteurs mécaniques pour des turbomachines en particulier d’aéronef. Arrière-plan technique L’état de l’art comprend notamment les documents WO-A1-2010/092263, FR-A1-2 987 416, FR-A1-3 008 462, FR-A1-3 008 463, FR-A1-3 041 054, FR-A1-3 095 251, FR-A1-3 111 390 et FR-A1-3 111 400. Le rôle d’un réducteur mécanique est de modifier le rapport de vitesse et de couple entre l’axe d’entrée et l’axe de sortie d’un système mécanique. 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 X de la turbomachine. Les satellites ont chacun un axe de révolution différent équirépartis sur le même diamètre de fonctionnement autour de l’axe des planétaires. Ces axes sont parallèles à l’axe longitudinal X. 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 de un ou plusieurs étages d’engrènement. Cet engrènement est assuré de différentes façons comme par contact, par friction ou encore par champs magnétique. Il existe plusieurs types d’engrènement par contact comme avec des dentures droites, hélicoïdales ou en chevron. L’augmentation des rapports de réduction des architectures des moteurs cibles pousse à utiliser des réducteurs dits « double étage ». En effet, au-delà d’un rapport de l’ordre de 7, la technologie dite « simple étage » perd son intérêt car n’est plus assez compacte. Il faut alors utiliser des réducteurs dits « double étage ». Dans une technologie simple étage, c’est la même denture d’un satellite qui coopère avec le solaire et la couronne. Dans une technologie double étage, la denture du satellite qui coopère avec le solaire est différente de la denture du satellite qui coopère avec la couronne. En général, les dentures d’un satellite qui coopèrent respectivement avec le solaire et la couronne ont des diamètres moyens différents. En fonctionnement, le solaire est autocentré sur l’axe X, quelle que soit le type de denture de ce solaire (droite, hélicoïdale, chevron). Le solaire se positionne naturellement entre les satellites dont le nombre est en général supérieur ou égal à trois. L’utilisation d’une denture droite n’assure aucun positionnement axial des pignons entre eux, qui sont donc libres axialement et peuvent aller frotter en contact avec d’autres composants. L’utilisation d’une denture hélicoïdale peut générer des efforts axiaux non négligeables dans les pignons, qui peuvent être sollicités en direction axiale. Pour pallier ces phénomènes, des butées axiale peuvent être prévues dans le réducteur pour limiter la course de déplacement axial notamment du solaire. Cependant, cette butée n’assure pas le centrage du solaire en direction radiale. L’utilisation d’une denture en chevron permet de positionner naturellement les pignons en direction axiale et de ne pas utiliser de butées axiales. Cependant, elle n’assure pas non plus le centrage du solaire en direction radiale. Sous certains cas de charge, il arrive que le réducteur se désaligne fortement, générant une force de rappel importante et donc des surcharges importantes dans les dentures. Pour pallier à ce phénomène, il est possible d’assouplir les pièces d’interface jusqu’à un certain point qui affecte potentiellement le comportement dynamique du réducteur et du moteur, générant également des surcharges sur les dentures et dans le moteur. La présente invention propose un perfectionnement qui permet de répondre à tout ou partie des problèmes de la technique antérieure, et qui est simple, efficace et économique. L’invention concerne un réducteur mécanique de turbomachine, en particulier d’aéronef, ce réducteur comportant : - un solaire ayant un premier axe de rotation, ce solaire comportant des cannelures internes et une denture externe, - une couronne qui s’étend autour du solaire et qui comprend une denture interne, - des satellites qui sont agencés entre le solaire et la couronne et qui comprennent chacun au moins une denture externe d’engrènement avec ladite denture externe du solaire et ladite denture interne de la couronne, et - un porte-satellites qui porte des premiers paliers de guidage en rotation des satellites autour de seconds axes parallèles au premier axe, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un second palier de guidage en rotation du solaire, ledit au moins un second palier étant monté entre le solaire et le porte-satellites. Comme évoqué dans ce qui précède, les dentures, de préférence en chevron, permettent d’avoir un auto-centrage du solaire en fonctionnement en direction axiale. L’ajout d’un ou de palier(s) de guidage du solaire permet de le centrer en direction radiale et d’éviter les risques de désalignements du solaire. L’invention est compatible : - d’un réducteur simple étage ou à plusieurs étages, - d’un réducteur dit épicycloïdal, planétaire ou différentiel, - de tout type de porte-satellites qu’il soit monobloc ou de type cage et porte-cage, et - de tout type de palier satellite, qu’il soit composé d’éléments roulants, d’un palier hydrodynamique, 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 : - le solaire comprend un premier prolongement tubulaire axial qui s’étend sur un côté du solaire et sur lequel est monté ledit au moins un second palier ; - le solaire comprend un second prolongement tubulaire axial qui s’étend sur un côté opposé du solaire et sur lequel est monté un autre second palier ; - les premier et second prolongements comprennent des surfaces cylindriques externes de montage des seconds paliers, qui ont un même diamètre ; - les premier et second prolongements comprennent des surfaces cylindriques externes de montage des seconds paliers, qui ont des diamètres différents ; -- la surface cylindrique de plus grand diamètre est situé du même côté que les cannelures du solaire ; - les seconds paliers sont à une distance axiale l’un de l’autre, qui est inférieure à une dimension axiale desdits premiers paliers ou desdits satellites ; - les cannelures et ladite denture du solaire sont traversées par un même plan médian perpendiculaire au premier axe ; -- ledit plan médian est un plan de symétrie du solaire ; - les cannelures et ladite denture du solaire sont traversées par deux plans distincts qui sont perpendiculaires au premier axe, ledit au moins un second palier ou l’un desdits seconds paliers étant situé axialement entre ces deux plans ; - ledit au moins un second palier est un palier à roulement ou un palier lisse ; -- ledit au moins un second palier autorise un degré de liberté en direction axiale ; -- ledit au moins un second palier est un palier à rouleaux ; - les satellites sont disposés autour dudit au moins un second palier ; - les seconds paliers sont au nombre de un ou deux : -- la denture du solaire comprend deux séries annulaires de dents séparées l’un de l’autre par une gorge annulaire externe ; -- ledit au moins un second palier a un diamètre interne inférieur au diamètre interne de la denture du solaire, et un diamètre externe supérieur au diamètre externe de la denture du solaire ; -- les deux seconds paliers ont des diamètres identiques ; - les deux seconds paliers sont situés sur deux extrémités axiales opposées du solaire et sont situés entre deux troisièmes paliers de guidage du porte-satellites ; - les seconds et troisièmes paliers sont de types différents, et par exemple à roulements différents ; - les seconds et troisièmes paliers ont des diamètres différents ; -- ledit au moins un second palier a sa bague interne qui est intégrée dans le solaire et en particulier son prolongement ou l’un de ses prolongements ; -- ledit au moins un second palier a sa bague externe qui est intégrée dans le porte-satellites et en particulier un rebord cylindrique de ce porte-satellites ; -- la denture du solaire est une denture en chevron ; -- la denture de la couronne est une denture en chevron ; -- ladite au moins une denture de chaque satellite est une denture en chevron. L’invention concerne en outre une turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant un réducteur mécanique 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 partielle en coupe axiale d’un réducteur mécanique, du type à simple étage, la est une autre vue partielle en coupe axiale d’un réducteur mécanique, du type à double étage, la est une vue schématique en coupe axiale et en perspective d’un réducteur mécanique, du type à double étage symétrique, la est une autre vue schématique en coupe axiale du réducteur de la , la est une vue partielle en coupe axiale d’un réducteur mécanique, du type à simple étage, et illustre un premier mode de réalisation de l’invention, la est une vue schématique en coupe axiale d’un réducteur mécanique, du type à double étage symétrique, et illustre un second mode de réalisation de l’invention, la est une vue schématique en coupe axiale d’un réducteur mécanique, du type à double étage symétrique, et illustre une variante de réalisation de l’invention, la est une vue schématique en coupe axiale d’un réducteur mécanique, du type à double étage symétrique, et illustre une variante de réalisation de l’invention, la est une vue schématique en coupe axiale d’un réducteur mécanique, du type à double étage symétrique, et illustre une variante de réalisation de l’invention, la est une vue schématique en coupe axiale d’un réducteur mécanique, du type à double étage symétrique, et illustre une variante de réalisation de l’invention. Réducteur mécanique (6, 60) de turbomachine (1), en particulier d’aéronef, ce réducteur comportant : - un solaire (7, 70) ayant un premier axe (X) de rotation, ce solaire comportant des cannelures internes (7a, 70a) et une denture externe (7b, 70b), - une couronne (9, 90) qui s’étend autour du solaire (7, 70) et qui comprend une denture interne (9d, 90d), - des satellites (8, 80) qui sont agencés entre le solaire et la couronne et qui comprennent chacun au moins une denture externe (8d) d’engrènement avec ladite denture externe du solaire et ladite denture interne de la couronne, et - un porte-satellites (10, 100) qui porte des premiers paliers (11, 110) de guidage en rotation des satellites autour de seconds axes (Y) parallèles au premier axe (X), caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un second palier (200, 201) de guidage en rotation du solaire (7, 70), ledit au moins un second palier (200, 201) étant monté entre le solaire (7, 70) et le porte-satellites (10, 100). Réducteur mécanique (6, 60) selon la revendication 1, dans lequel le solaire (7, 70) comprend un premier prolongement tubulaire axial (202, 204) qui s’étend sur un côté du solaire et sur lequel est monté ledit au moins un second palier (200, 201). Réducteur mécanique (6, 60) selon la revendication 2, dans lequel le solaire (7, 70) comprend un second prolongement tubulaire axial (202, 204) qui s’étend sur un côté opposé du solaire et sur lequel est monté un autre second palier (200, 201). Réducteur mécanique (6, 60) selon la revendication 3, dans lequel les premier et second prolongements (202, 204) comprennent des surfaces cylindriques externes (202a, 204a) de montage des seconds paliers (200, 201), qui ont un même diamètre. Réducteur mécanique (6, 60) selon la revendication 3, dans lequel les premier et second prolongements (202, 204) comprennent des surfaces cylindriques externes (202a, 204a) de montage des seconds paliers (200, 201a), qui ont des diamètres différents. Réducteur mécanique (6, 60) selon l’une des revendications 3 à 5, dans lequel les seconds paliers (200, 201) sont à une distance axiale (L1) l’un de l’autre, qui est inférieure à une dimension axiale (L2) desdits premiers paliers (11) ou desdits satellites (8, 80). Réducteur mécanique (60) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel les cannelures (7a, 70a) et ladite denture (7b, 70b) du solaire (7, 70) sont traversées par un même plan médian (H1, H) perpendiculaire au premier axe (X). Réducteur mécanique (6, 60) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel les cannelures (7a, 70a) et ladite denture (7b, 70b) du solaire (7, 70) sont traversées par deux plans distincts (H1, H2) qui sont perpendiculaires au premier axe (X), ledit au moins un second palier (200, 201) ou l’un desdits seconds paliers étant situé axialement entre ces deux plans. Réducteur mécanique (6, 60) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un second palier (200, 201) est un palier à roulement ou un palier lisse. Réducteur mécanique (6, 60) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les satellites (8, 80) sont disposés autour dudit au moins un second palier (200, 201). Réducteur mécanique (6, 60) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un second palier (200, 201) est au nombre de un ou deux. Réducteur mécanique (6, 60) selon la revendication précédente, dans lequel les deux seconds paliers (200, 201) sont situés sur deux extrémités axiales opposées du solaire (7, 70) et sont situés entre deux troisièmes paliers (205, 206) de guidage du porte-satellites (10, 100). Réducteur mécanique (6, 60) selon la revendication précédente, dans lequel les seconds et troisièmes paliers (200, 201, 205, 206) sont de types différents, et par exemple à roulements différents. Réducteur mécanique (6, 60) selon la revendication 12 ou 13, dans lequel les seconds et troisièmes paliers (200, 201, 205, 206) ont des diamètres différents. Turbomachine (1), en particulier d’aéronef, comportant un réducteur mécanique (6, 60) selon l’une des revendications précédentes.