Brevet FR3135769A1 — publié le 20231124

Le présent document concerne un boitier de transmission pour l’entraînement d’accessoires d’un moteur d’aéronef, ledit boitier de transmission comprenant un carter comprenant une ouverture pour le passage d’un arbre de transmission (104) d’axe central et guidé en rotation dans un palier (222) agencé à l’intérieur dudit carter, le carter comprenant en outre un joint d’étanchéité annulaire (110) monté autour de l’arbre de transmission et dans l’ouverture, et un anneau (112) intercalé axialement entre le joint d’étanchéité annulaire (110) et le palier (222), ledit anneau (112) étant monté à frottement contre une surface latérale (240) du palier (222) en regard axialement du joint d’étanchéité annulaire (110), caractérisé en ce que ladite surface latérale (240) comprend des canaux de pompage (138) creusés dans ladite surface latérale (240), lesdits canaux de pompage (138) étant configurés pour permettre une circulation d’air de part et d’autre radialement de l’anneau (112). Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 10] Boitier pour l’entrainement d’accessoires Domaine technique de l’invention Le présent document concerne le domaine général des turbomachines et plus particulièrement la configuration d'un boîtier pour l'entraînement d'accessoires d'une turbomachine. En particulier, le domaine d'application de l'invention est celui des turbomachines pour moteurs d'avions ou d'hélicoptères, ainsi que pour les groupes auxiliaires de puissance (ou APU pour « Auxiliary Power Unit »). Etat de la technique antérieure Les turbomachines d'avions ou d'hélicoptères comportent généralement un boîtier pour l'entraînement de plusieurs accessoires de la turbomachine ou d'équipements annexes, tels que notamment diverses pompes pour la production d'énergie hydraulique, l'alimentation en carburant, la lubrification, des générateurs électriques pour la production de puissance électrique, etc. Un tel boîtier est communément appelé AGB pour « Accessory GearBox ». Un exemple de turbomachine 1 est représenté à la , ici une turbomachine à double corps et double flux. La turbomachine 1 comprend un rotor haute pression 2 et un rotor basse pression 7. Le rotor haute pression 2 comprend successivement, d'amont en aval, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5 et une turbine 6 ; cette dernière est reliée par un arbre 3 au compresseur qui l’entraîne. Le rotor basse pression 7 comprend la soufflante 9 à l'amont et le compresseur basse pression 10, en amont du rotor haute pression 2 ; ils sont reliés par un arbre 8 basse pression à une turbine 11 située en aval de la turbine haute pression 6. La turbomachine 1 est aussi équipée d’un boîtier pour l'entraînement d'accessoires 14 monté sur une virole externe du carter de la soufflante 9 ou du carter intermédiaire. Le boîtier pour l'entraînement d'accessoires 14 comporte un ou plusieurs trains d'engrenages qui sont composés chacun de plusieurs pignons 16 qui entrainent des équipements annexes de la turbomachine 1. Ces pignons 16 engrènent les uns avec les autres et sont eux-mêmes mis en mouvement par un premier arbre de transmission 18 qui engraine à travers des pignons coniques 15 avec un second arbre de transmission 17. Le second arbre de transmission 17 prélève une partie de la puissance de l'arbre 3 du rotor haute pression par d’autres pignons coniques 15 permettant ainsi un renvoi d'angle du mouvement de l’arbre 3 vers les pignons 16. En particulier, la lubrification des pignons 16 est assurée par une circulation d'huile à l'intérieur du boîtier. Il est important d’assurer l’étanchéité entre l’enceinte interne du boîtier 14, et l’extérieur, par exemple au niveau d’une ouverture 19 qui permet l’insertion du second arbre de transmission 17 dans le boitier AGB 14. Cette étanchéité est généralement assurée par des joints dynamiques. Plus précisément, un joint dynamique sur le boîtier AGB 14 permet d’assurer l’étanchéité entre une partie fixe (carter ou paroi du boîtier) et une partie rotative (arbre de transmission 17, d’alimentation ou pignon du boîtier). Un tel joint dynamique peut comporter une partie fixe, la paroi externe du boîtier, solidaire du carter de l’AGB et comprenant une pièce en carbone, et une partie mobile dite « glace », solidaire de l’arbre de transmission 17. L’étanchéité permise par ce joint est essentiellement efficace durant deux phases distinctes : - une phase à basse vitesse, durant laquelle un contact entre le carbone de la partie fixe et la glace permet de limiter les fuites. Le joint dynamique assure l’étanchéité dans cette phase de contact jusqu’à ce que la vitesse de rotation (dite vitesse de « lift-off ») permette un décollement entre les surfaces respectives du carbone et de la glace, et - une phase à moyenne et haute vitesse, durant laquelle un film d’air de quelques microns est généré par des spires hydrodynamiques présentes sur la glace, dans l’interface entre le carbone et la glace. L’air est ainsi pompé de l’extérieur vers l’intérieur du boitier AGB permettant de refouler l’huile de lubrification vers l’intérieur du boitier AGB. Néanmoins, un tel joint dynamique présente l'inconvénient que le film d’air ainsi généré en rotation est faible, par exemple 1 à 3 microns d’épaisseur, rendant ces joints relativement sensibles à l’environnement, notamment aux vibrations, aux tolérances géométriques, aux variations de température. Une faible variation des conditions de fonctionnement nominal peut entraîner un contact entre la partie fixe et la partie tournante, se traduisant par une génération de chaleur importante. Un tel contact peut entraîner rapidement une cokéfaction de l’huile, les spires hydrodynamiques de la glace se remplissant alors d’huile, de sorte que le décollement des deux surfaces n’est plus possible, et le phénomène de « lift-off » n’est plus possible. Une telle situation peut engendrer une déformation du joint, pouvant nuire à l’étanchéité de celui-ci, notamment lorsque le différentiel de pression augmente entre l’intérieur et l’extérieur du boîtier AGB 14. De plus, dans le cadre de développement des AGB de nouvelles motorisations en particulier de la motorisation hybride des turbomachine, l’espace axial disponible pour les boitiers AGB est de plus en plus restreint. En effet, pour permettre l’intégration de moteurs/générateurs électriques, souvent volumineux, un gain en encombrement axial est nécessaire. Il existe donc un besoin d’amélioration de ces boitiers, en particulier d’amélioration de l’étanchéité de ces boitiers. Le présent document concerne un boitier de transmission pour l’entraînement d’accessoires d’un moteur d’aéronef, ledit boitier de transmission comprenant un carter comprenant ouverture pour le passage d’un arbre de transmission d’axe central et guidé en rotation dans un palier agencé à l’intérieur dudit carter, le carter comprenant en outre un joint d’étanchéité annulaire monté autour de l’arbre de transmission et dans l’ouverture, et un anneau intercalé axialement entre le joint d’étanchéité annulaire et le palier, ledit anneau étant en frottement, ou monté à frottement, contre une surface latérale du palier en regard axialement du joint d’étanchéité annulaire, caractérisé en ce que ladite surface latérale du palier comprend des canaux de pompage creusés dans ladite surface latérale, lesdits canaux de pompage étant configurés pour permettre une circulation d’air de part et d’autre radialement de l’anneau. Ainsi, l’anneau est en frottement directement contre le palier, ce qui assure l’étanchéité dans le carter. Ceci permet aussi de réduire le nombre de pièces pour assurer l’étanchéité au niveau de l’ouverture du carter. La surface latérale peut s’étendre radialement par rapport à l’axe de révolution du palier. Ainsi, la perpendicularité de la surface latérale est assurée par la coaxialité du palier avec l’axe de rotation, qui est en soi maitrisé. Le palier peut être un palier à roulement, en particulier comprenant une bague interne montée serrée autour de l’arbre de transmission, une bague externe montée dans le carter et une pluralité d’éléments roulants agencés entre la bague externe et la bague interne. Les éléments roulants peuvent être cylindriques, sphériques, coniques, etc. Ladite surface latérale peut appartenir à la bague interne dudit palier à roulement montée serrée autour de l’arbre de transmission. Alternativement, ladite surface latérale peut appartenir à la bague externe du palier à roulement. La bague annulaire interne ou externe peut comprendre axialement un logement prévu pour recevoir les éléments et une gorge agencée axialement du côté du joint d’étanchéité, formant un épaulement depuis lequel s’étend une paroi cylindrique en direction du joint d’étanchéité. La surface latérale peut s’étendre depuis l’extrémité axiale de la paroi cylindrique. Le diamètre de la paroi cylindrique peut être supérieur au diamètre externe de la bague annulaire interne. Ceci permet d’augmenter la surface latérale, et en particulier d’augmenter la longueur, la profondeur et/ou la largeur des canaux de pompage pour une meilleure circulation d’air au niveau des canaux de pompage. Le palier peut être un palier lisse comprenant une bague interne montée serrée autour de l’arbre de transmission et une bague externe montée dans le carter. La surface latérale peut appartenir à la bague interne ou à la bague externe du palier lisse. Le palier lisse peut comprendre en outre un coussinet. L’arbre de transmission peut être monté entouré par le joint d’étanchéité annulaire avec un jeu annulaire radial délimitant un espace annulaire communiquant fluidiquement avec les canaux de pompages. Ainsi, lorsque l’arbre atteint une certaine vitesse de rotation, dite vitesse de lift-off, un flux d’air peut être aspiré de l’extérieur vers l’intérieur du carter et à former un film d’air entre l’anneau et la surface latérale. L’air injecté dans le carter permet de refouler de l’huile de lubrification circulant dans le carter. La dimension radiale de l’espace annulaire du côté du palier peut être inférieure à la dimension radialement de l’espace annulaire du côté de l’extérieur du carter. Ainsi, l’air introduit de l’extérieur peut être pressurisé avant d’atteindre la surface latérale. L’anneau peut être réalisé en carbone. Le joint d’étanchéité annulaire peut comprendre une rainure annulaire aménagée dans une face latérale du joint d’étanchéité annulaire situé en regard de la surface latérale. Ladite rainure annulaire peut être configurée pour recevoir au moins en partie ledit anneau. Ainsi, une partie de l’anneau peut dépasser axialement du joint d’étanchéité annulaire et venir contre la surface latérale sans que le joint d’étanchéité annulaire n’entre en contact avec ladite surface latérale. Le palier peut être métallique. Le palier peut être réalisé en acier. Par exemple, le joint d'étanchéité annulaire peut être élastique, en particulier réalisé en polymères. Les canaux de pompages peuvent comprendre des rainures distribuées circonférentiellement et s’étendant radialement de part et d’autre de l’anneau. Par exemple, chaque rainure peut s’étendre entre un premier bord et un second bord, le premier bord étant agencé radialement à l’extérieur par rapport au second bord. Le second bord peut déboucher au niveau de la périphérie radialement interne de la surface latérale. Le premier bord peut être non-débouchant au niveau périphérie radialement externe de la surface latérale. Selon un autre mode de réalisation, le premier bord peut aussi déboucher au niveau de la périphérie radialement externe de la surface latérale. Le second bord peut être non-débouchant au niveau de la périphérie radialement interne de la surface latérale. Selon un autre mode de réalisation, le second bord peut aussi déboucher au niveau de la périphérie radialement interne de la surface latérale. En outre, le premier bord et le second bord peuvent être décalés circonférentiellement l’un par rapport à l’autre de sorte que chaque canal de pompage est incliné par rapport à l’axe radial dans le plan de la surface latérale. Alternativement, chaque canal de pompage peut s’étendre radialement. Selon un mode de réalisation, l’anneau peut être radialement centré par rapport aux canaux de pompage. Les canaux de pompages peuvent présenter des formes spirales, rectangulaires, circulaires, triangulaires ou autres motifs en deux dimensions 2D sur la surface latérale ou de friction, permettant un décollement hydrodynamique entre la bague interne ou externe rotative et l’anneau en carbone. L’arbre de transmission peut comprendre des trous traversants prévus pour déboucher en regard de la bague annulaire interne. Ces trous permettent le passage d’huile de lubrification en direction de la bague annulaire interne. Par exemple, l’arbre de transmission comprend deux rangées annulaires de trous. La bague annulaire interne peut comprendre au niveau de sa paroi radialement interne deux rainures annulaires agencées respectivement en regard de chaque rangée annulaire des trous. Ainsi, l’huile de lubrification traversant les trous 136 peut être guidée par les rainures annulaires de la bague annulaire interne. Bien entendu, la bague annulaire interne peut comprendre plusieurs rainures annulaires. Le boitier de transmission peut comprendre une pluralité de pignons configurés pour entrainer chacun un accessoire. L’arbre de transmission peut comprendre un pignon engrenant avec au moins l’un desdits pignons. Le présent document concerne encore une turbomachine comprenant un boitier de transmission tel que précité. Brève description des figures représente une turbomachine comprenant un boitier de transmission pour l’entraînement d’accessoires, représente schématiquement une vue en coupe d’une partie de d’un premier exemple du boitier pour l’entraînement d’accessoires, représente une vue en perspective d’un palier de roulement du premier exemple du boitier pour l’entraînement d’accessoires, représente une vue en perspective d’un agrandissement du premier exemple du boitier pour l’entraînement d’accessoires de la , représente une vue en perspective d’un joint d’étanchéité équipant le premier exemple du boitier pour l’entraînement d’accessoires, représente une vue en perspective d’un arbre de transmission en entrée du premier exemple du boitier pour l’entraînement d’accessoires, représente une vue en coupe d’une partie de d’un second exemple du boitier pour l’entraînement d’accessoires, la figure 8a représente une vue en perspective d’un palier de roulement du second exemple du boitier pour l’entraînement d’accessoire et la figure 8b représente une vue de côté dudit palier de roulement, représente une vue en perspective d’un agrandissement du second exemple de l’assemblage pour l’entraînement d’accessoires de la . représente la vue en perspective du second exemple de la en fonctionnement du palier de roulement. Boitier de transmission (100) pour l’entraînement d’accessoires d’un moteur d’aéronef, ledit boitier de transmission comprenant un carter comprenant une ouverture (103) pour le passage d’un arbre de transmission (104) d’axe central (X) et guidé en rotation dans un palier (122,222) agencé à l’intérieur dudit carter, le carter comprenant en outre un joint d’étanchéité annulaire (110) monté autour de l’arbre de transmission et dans l’ouverture, et un anneau (112) intercalé axialement entre le joint d’étanchéité annulaire (110) et le palier (122,222), ledit anneau (112) étant monté à frottement contre une surface latérale (140,240) du palier (122,222) en regard axialement du joint d’étanchéité annulaire (110), caractérisé en ce que ladite surface latérale (140,240) comprend des canaux de pompage (138) creusés dans ladite surface latérale (140,240), lesdits canaux de pompage (138) étant configurés pour permettre une circulation d’air de part et d’autre radialement de l’anneau (112). Boitier de transmission (100) selon la revendication 1, dans lequel le palier (122,222) est un palier à roulement. Boitier de transmission (100) selon la revendication 2, dans lequel ladite surface latérale (140,240) appartient à une bague interne (130) dudit palier à roulement, la bague interne (130) étant montée serrée autour de l’arbre de transmission (104). Boitier de transmission (100) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le joint d’étanchéité annulaire (110) est monté autour de l’arbre de transmission (104) avec un jeu annulaire radial délimitant un espace annulaire (124) communiquant fluidiquement avec les canaux de pompages (138). Boitier de transmission (100) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’anneau (112) est réalisé en carbone. Boitier de transmission (100) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le joint d’étanchéité annulaire (110) comprend une rainure annulaire creusée dans une face latérale (118) du joint d’étanchéité annulaire (110), la rainure annulaire (110) étant situé en regard de la surface latérale (140,240) du palier (122,222) et recevant au moins en partie ledit anneau (112). Boitier de transmission (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le palier (122,222) est métallique. Boitier de transmission (100) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les canaux de pompages (138) comprennent des rainures distribuées circonférentiellement et s’étendant radialement de part et d’autre de l’anneau (112). Boitier de transmission (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant une pluralité de pignons configurés pour entrainer chacun un accessoire et dans lequel l’arbre de transmission (104) comprend un pignon engrenant avec au moins l’un desdits pignons. Turbomachine comprenant un boitier de transmission (100) selon l’une des revendications 1 à 9.