Brevet FR3159372A1 — publié le 20250822

Système de ventilation des freins et du moteur de taxiage d’une roue d’aéronef et ensemble de roue comportant un tel système Un aspect de l’invention concerne un système de ventilation (9) du dispositif de freinage d’une roue d’aéronef et optionnellement d’un moteur électrique de taxiage, qui comporte une roue de ventilation (12), un moteur électrique (10) d’entrainement en rotation de la roue de ventilation, et un réducteur épicycloïdal (13) interposé entre l’arbre tournant (11) du moteur électrique et la roue de ventilation. Le réducteur épicycloïdal comporte préférentiellement un solaire (20) solidaire de l’arbre tournant, des satellites à porte-satellites fixes et une couronne tournante (23) solidaire de la roue de ventilation. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2 Système de ventilation des freins et du moteur de taxiage d’une roue d’aéronef et ensemble de roue comportant un tel système DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention concerne un système de refroidissement par ventilation d’une roue d’aéronef, destiné à refroidir le dispositif de freinage de cette roue, ainsi que le moteur électrique de taxiage de cette roue lorsqu’elle en est équipée. L’invention concerne également un ensemble de roue comportant un dispositif de freinage et éventuellement un moteur électrique de taxiage, refroidi par un tel système de ventilation. L’invention trouve des applications dans le domaine des trains d’atterrissage d’aéronefs. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Les trains d’atterrissage d’aéronef comportent généralement plusieurs roues équipées chacune d’un dispositif de freinage. Or, ces dispositifs de freinage chauffent lorsqu’ils sont actionnés. Les dispositifs de freinage des roues d’aéronef subissent en particulier un très fort échauffement à l’atterrissage, du fait de la vitesse de l’aéronef lorsqu’il arrive au sol et de sa masse. Non seulement, cet échauffement peut présenter un risque pour l'intégrité du dispositif de freinage, mais en plus il a un effet sur la rentabilité de l’aéronef. En effet, le temps de rotation d’un aéronef, c'est-à-dire le temps durant lequel il doit rester au sol avant de pouvoir décoller à nouveau, est conditionné par le refroidissement des dispositifs de freinage du train d’atterrissage. Un aéronef ne peut pas quitter son point de stationnement tant que les disques de ses dispositifs de freinage présentent une température trop élevée qui pourrait entrainer un risque de casse en cas d'annulation de décollage. Or, plus le temps de rotation d’un aéronef est long, moins l’aéronef est rentable. Pour limiter le temps de rotation des aéronefs, il est connu de disposer un ventilateur au sol, à proximité des roues de l’aéronef. Il est connu également d’utiliser un système embarqué de ventilation forcée. Ce système de ventilation forcée est généralement logé au sein du train d’atterrissage. On connaît ainsi des systèmes de ventilation pour roue d’aéronef, spécialement dédiés au refroidissement des dispositifs de freinage des trains d'atterrissage. De tels systèmes comportent habituellement un ventilateur de type BCF (sigle dérivé de l’expression anglaise « Brake Cooling Fan ») avec une roue de ventilation située du côté extérieur de la jante, actionnée par un moteur et configurée pour aspirer un flux d’air de sortie des freins et le mélanger à l’air extérieur afin de refroidir les freins. Cependant, ces systèmes de ventilation connus sont relativement lourds et volumineux, ce qui pose des problèmes d’encombrement au niveau des trains d’atterrissage des aéronefs. Par ailleurs, le changement climatique est une préoccupation majeure pour de nombreux organes législatifs et de régulation à travers le monde. En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été, sont ou seront adoptées par divers états. En particulier, une norme ambitieuse s’applique à la fois aux nouveaux types d’avions mais aussi ceux en circulation nécessitant de devoir mettre en œuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur. L’aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique. Les efforts de recherche technologique ont déjà permis d’améliorer de manière très significative les performances environnementales des avions. La Déposante prend en considération les facteurs impactant dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l’intégration et l’utilisation dans l’aviation civile ont des conséquences environnementales modérées dans un but d’amélioration de l'efficacité énergétique des avions. Par voie de conséquence, la Déposante travaille en permanence à la réduction de son incidence climatique négative par l’emploi de méthodes et l’exploitation de procédés de développement et de fabrication vertueux et minimisant les émissions de gaz à effet de serre au minimum possible pour réduire l'empreinte environnementale de son activité. Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent à la fois sur les nouvelles générations de moteurs d’avions, l’allègement des appareils, notamment par les matériaux employés et les équipements embarqués allégés, le développement de l’emploi des technologies électriques pour assurer la propulsion, et, indispensables compléments aux progrès technologiques, les biocarburants aéronautiques. Dans cette optique, la déposante a développé des systèmes électriques dits de taxiage qui permettent d’entrainer la rotation des roues des trains d’atterrissage de l’aéronef au moyen d’un moteur électrique de taxiage pour faire avancer l’aéronef lorsqu’il se déplace au sol, sans utiliser le système de propulsion classique par turbomachines utilisé pendant la phase de vol. Or ces systèmes et notamment leur moteur électrique sont également implantés au niveau des roues de l’aéronef, ce qui augmente l’encombrement à cet endroit. Il est donc encore plus compliqué d’installer un système de ventilation embarqué pour roue d’aéronef dans cet environnement restreint. Cependant, le moteur de taxiage provoque lui aussi un échauffement localisé lorsqu’il fonctionne, et requiert donc également un refroidissement dédié. Il existe donc un réel besoin d’un système de ventilation embarqué, suffisamment compact et miniaturisé pour pouvoir être implanté dans l’environnement restreint d’une roue de train d’atterrissage, tout en étant assez efficace pour refroidir de manière satisfaisante à la fois le dispositif de freinage de cette roue et le moteur de taxiage si la roue en est équipée. L’invention a pour but de répondre à ce besoin non satisfait. Pour cela, un premier aspect de l’invention enseigne un système de ventilation d’un dispositif de freinage d’une roue d’aéronef. Ce système de ventilation comporte une roue de ventilation et un moteur électrique d’entrainement en rotation de la roue de ventilation, ledit moteur comprenant un arbre tournant. Selon l’invention, ledit système de ventilation comporte en outre un réducteur épicycloïdal interposé entre l’arbre tournant du moteur électrique et la roue de ventilation. Grâce à cette nouvelle architecture, le système de ventilation selon l’invention peut avantageusement être miniaturisé et placé dans un environnement particulièrement restreint et encombré. En effet, même si le moteur électrique est choisi de petite taille et donc avec un arbre tournant très rapidement et ne développant qu’un faible couple, l’ajout à sa suite d’un réducteur permet de réduire la vitesse de rotation et d’augmenter le couple résultant afin d’obtenir une rotation satisfaisante de la roue de ventilation qui, elle, reste de taille suffisante pour assurer une ventilation efficace et correctement localisée. Le système de ventilation de l’invention peut ainsi être directement implanté au cœur d’une roue de l’aéronef, sa roue de ventilation restant à l’extérieur de la jante, alors que l’ensemble moteur et réducteur, également appelé ensemble motoréducteur, peut avantageusement être logé à l’intérieur de l’essieu de la roue de l’aéronef, dans la fusée de celle-ci. L’espace situé autour de l’essieu de la roue de l’aéronef peut alors être réservé aux éléments du dispositif de freinage et au moteur électrique du système de taxiage. En outre, l’utilisation d’un réducteur de type épicycloïdal permet d’obtenir un grand rapport de réduction, tout en restant extrêmement compact. Comme la charge est répartie sur plusieurs roues planétaires, un rendement élevé peut être obtenu avec un encombrement limité. Avantageusement, le réducteur épicycloïdal peut comporter un solaire connecté à l’arbre tournant, des satellites avec un porte-satellites fixe et une couronne tournante connectée à la roue de ventilation. Avantageusement, ce solaire peut être solidaire de l’arbre tournant. Il peut ainsi par exemple être directement fixé sur l’extrémité de l’arbre tournant du moteur, ce qui augmente la compacité de l’ensemble. Avantageusement, la couronne tournante peut être solidaire de la roue de ventilation, ce qui permet de limiter le nombre de roulements et d’augmenter la compacité de l’ensemble. En outre, cela améliore la tenue mécanique de la roue de ventilation et son guidage lors de sa rotation. En effet, l’assemblage mécanique entre la couronne tournante et la roue de ventilation est meilleur, en raison de la plus grande superficie de contact qui existe entre les deux pièces qui tournent à la même vitesse. Dans cette demande, deux éléments sont dits « solidaires » l’un de l’autre s’ils sont réalisés d’une seule pièce ou sont directement fixés l’un à l’autre, de manière à se déplacer ensemble dans un mouvement commun. Ils peuvent ainsi par exemple être soudés, collés, vissés ou clipsés l’un à l’autre. Avantageusement, le réducteur épicycloïdal peut être par exemple de rapport 5. Ce rapport préférentiel permet une miniaturisation optimale de l’ensemble motoréducteur lui permettant d’être intégré dans la fusée d’une roue classique d’aéronef, tout en garantissant une vitesse suffisante pour obtenir la ventilation nécessaire. Avantageusement, le système de ventilation selon l’invention peut comporter en outre un carter dans lequel sont logés le moteur électrique et le réducteur épicycloïdal. Ce carter permet avantageusement de protéger l’ensemble motoréducteur en l’isolant de l’extérieur et notamment de l’eau, du gel, de la poussière, des résidus de freinage… En outre, grâce à ce carter, qui est préférentiellement étanche, les engrenages du train épicycloïdal peuvent être graissés à vie, ce qui limite les opérations de maintenance et augmente la durée de vie de l’ensemble. Avantageusement, le système de ventilation selon l’invention peut comporter en outre une grille de protection de la roue de ventilation. Cette grille protège la roue de ventilation de l’entrée de poussières ou de débris susceptibles de l’endommager. Elle a également pour fonction de protéger les opérateurs en empêchant tout contact, par exemple d’un doigt ou d’un outil, avec la roue de ventilation qui tourne très rapidement alors que l’aéronef se trouve au sol. Un deuxième aspect de l’invention concerne un ensemble de roue d’aéronef comprenant une roue montée sur un essieu, un dispositif de freinage de ladite roue et un système de ventilation tel que décrit précédemment. Avantageusement, dans cet ensemble de roue, le moteur et le réducteur peuvent être disposés dans l’essieu de la roue, de préférence au niveau de la fusée de cette roue. Avantageusement, cet ensemble de roue peut comporter en outre un moteur électrique de taxiage. Un troisième aspect de l’invention concerne un train d’atterrissage d’aéronef qui comporte au moins un ensemble de roue tel que décrit précédemment. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. FIG. 1 est une vue schématique en coupe d’un exemple d’ensemble de roue selon l’invention. FIG. 2 est une vue en perspective en éclaté d’un exemple de système de ventilation selon l’invention. FIG. 3 est une vue en perspective en éclaté de l’ensemble motoréducteur du système de ventilation de la FIG. 2 . FIG. 4 est une vue schématique en coupe transversale du réducteur épicycloïdal du système de ventilation de la FIG. 2 . FIG. 5 est une vue en perspective du système de ventilation de la FIG. 2 sur lequel une grille de protection a été rajoutée en éclaté. DESCRIPTION DETAILLEE Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Sur la FIG. 1 , on a représenté un exemple schématique d’ensemble de roue 1 selon l’invention. Cet ensemble de roue 1 comprend une roue 2, dont on a représenté uniquement la jante 3 et qui appartient à un train d’atterrissage 4 d’un aéronef. Cette roue 2 est montée sur un essieu 5, d’axe géométrique XX, dont l’extrémité forme la fusée 6 de la roue 2. Cette roue 2 est équipée d’un dispositif de freinage 7, situé sur l’essieu 5 du côté intérieur de la jante 3, et d’un système électrique de taxiage dont le moteur de taxiage 8 est également placé sur l’essieu 5, mais du côté extérieur de la jante 3. L’espace entourant la fusée 6 de la roue 2 est donc particulièrement encombré. Selon l’invention, l’ensemble de roue 1 comporte également un système de ventilation 9 du dispositif de freinage. Avantageusement, ce système de ventilation 9 permet également de refroidir le moteur de taxiage 8. Le système de ventilation 9 comprend un moteur électrique 10 dont l’arbre tournant 11 est couplé avec une roue de ventilation 12 pour l’entrainer en rotation. Selon l’invention, le système de ventilation 9 comprend également un réducteur épicycloïdal 13, interposé entre le moteur électrique 10 et la roue de ventilation 12, qui permet de transmettre à la roue de ventilation 12 un couple augmenté et une vitesse de rotation réduite par rapport à celle de l’arbre tournant 11 à la sortie du moteur 10. L’ensemble formé par le moteur électrique 10 et le réducteur épicycloïdal 13 est appelé ensemble motoréducteur 14 et est préférentiellement disposé dans l’essieu 5 de la roue 2, à l’intérieur de la fusée 6. Il ne génère donc aucun encombrement supplémentaire et peut être parfaitement intégré dans le train d’atterrissage. Dans ce cas, le système de ventilation 9 est également d’axe géométrique XX, c’est-à-dire qu’il est coaxial avec l’essieu 5, afin d’éviter tout problème de balourd. Cet ensemble motoréducteur 14 est avantageusement logé dans un carter 15 étanche afin de le protéger de l’environnement extérieur et de garantir une lubrification optimale de ses éléments. L’ensemble motoréducteur 14 peut être lié à la roue de ventilation 12 par l’intermédiaire d’un arbre mécanique 16 comme représenté sur la FIG. 1 , ou être de préférence directement fixé contre celle-ci comme représenté sur la FIG. 5 . La roue de ventilation 12 est disposée du côté extérieur de l’ensemble de roue 1, c’est-à-dire du côté extérieur de la jante 2 et après le moteur de taxiage 8 si l’ensemble de roue 1 en comporte un. La roue de ventilation 12 représentée comporte un disque central 17 plein, à la périphérie duquel s’étendent une pluralité de pales 18 radiales qui en tournant génèrent un flux d’air de ventilation. Ces pales 18 sont situées devant la veine d’air qui entoure le dispositif de freinage 7 et le moteur de taxiage 8. Leur rotation crée ainsi avantageusement une aspiration qui provoque le mélange d’un flux d’air chaud F1 provenant du dispositif de freinage à tra vers la jante 3 avec un flux d’air frais F2 provenant de l’extérieur de l’ensemble de roue 1, et qui en s’échappant permet de refroidir également le moteur de taxiage 8. Avantageusement, le disque central 17 plein confère une meilleure tenue mécanique à la roue de ventilation 12 et limite les pertes de charge. Un mode de réalisation préférentiel du système de ventilation 9 est représenté sur les figures 2 à 5. Le carter 15 sert de support au moteur électrique 10 qui est alimenté par un connecteur 19 électriquement connecté au réseau électrique de l’aéronef. Différentes configurations de réducteur épicycloïdal 13 peuvent être utilisées, et notamment des trains simples ou doubles, plans ou sphériques, à porte-satellites fixes et couronne tournante, à porte-satellites libres et couronne fixe… Le réducteur épicycloïdal 13 préférentiel représenté est un train épicycloïdal simple, plan, à porte-satellites fixes et couronne tournante. Il comporte un solaire 20 lié à l’arbre tournant 11 du moteur électrique 10, trois satellites 21 à porte-satellites 22 fixes et une couronne 23 tournante liée à la roue de ventilation 12. Avantageusement, le solaire 20 peut être directement monté sur l’arbre tournant 11 et la couronne 23 peut être directement fixée sur la roue de ventilation 12. On obtient ainsi une meilleure compacité de l’ensemble, une diminution du nombre de roulements nécessaires et une meilleure tenue mécanique de la roue de ventilation 12 avec un meilleur guidage en rotation de celle-ci. Pour cela, la couronne 23 peut être réalisée d’une pièce avec la roue de ventilation 12 ou être fixée sur celle-ci par tout moyen approprié. Comme représenté, elle peut par exemple être vissée sur le disque central 17 au moyen d’un ensemble de vis 24. Selon un exemple particulier de réalisation, ce réducteur épicycloïdal 13 peut être de rapport 5, avec les caractéristiques suivantes : en entrée de puissance, un solaire 20 à 16 dents, solidaire de l’arbre tournant 11 du moteur électrique 10, avec une vitesse de rotation de 11500 tr/min ; trois satellites 21 à 32 dents, à porte-satellites 22 fixes, avec une vitesse de rotation de 5750 tr/min ; et en sortie de puissance, une couronne 23 tournante à 80 dents, solidaire de la roue de ventilation 12, avec une vitesse de rotation de 2300 tr/min. La roue de ventilation 12 tourne ainsi à la même vitesse que la couronne tournante 23 qui l’entraine en rotation. Enfin, une grille de protection 25, qui se présente sous la forme d’un disque 26 ajouré en périphérie sur l’exemple représenté, est préférentiellement rajoutée du côté extérieur de la roue de ventilation 12. Système de ventilation (9) d’un dispositif de freinage (7) d’une roue (2) d’aéronef, comportant : une roue de ventilation (12) et un moteur électrique (10) d’entrainement en rotation de la roue de ventilation (12), ledit moteur électrique (10) comprenant un arbre tournant (11), ledit système de ventilation (9) étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre un réducteur épicycloïdal (13) interposé entre l’arbre tournant (11) et la roue de ventilation (12). Système de ventilation (9) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réducteur épicycloïdal (13) comporte un solaire (20) connecté à l’arbre tournant (11), des satellites (21) avec un porte-satellites (22) fixe et une couronne (23) tournante connectée à la roue de ventilation (12). Système de ventilation (9) selon la revendication 2 caractérisé en ce que le solaire (20) est solidaire de l’arbre tournant (11). Système de ventilation (9) selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que la couronne (23) tournante est solidaire de la roue de ventilation (12). Système de ventilation (9) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte en outre un carter (15) dans lequel sont logés le moteur électrique (10) et le réducteur épicycloïdal (13). Système de ventilation (9) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte en outre une grille (25) de protection de la roue de ventilation (12). Ensemble de roue (1) d’aéronef comprenant une roue (2) montée sur un essieu (5), un dispositif de freinage (7) de ladite roue (2) et un système de ventilation du dispositif de freinage (7), caractérisé en ce que le système de ventilation du dispositif de freinage (7) est un système de ventilation (9) selon l’une des revendications précédentes. Ensemble de roue (1) selon la revendication 7 caractérisé en ce que le moteur (10) et le réducteur (13) sont disposés dans l’essieu (5) de la roue (2). Ensemble de roue (1) selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce qu’il comporte en outre un moteur électrique de taxiage (8). Train d’atterrissage (4) d’aéronef caractérisé en ce qu’il comporte au moins un ensemble de roue (1) selon l’une des revendications 7 à 9.