Brevet FR3155568A1 — publié le 20250523

Réducteur (10), en particulier pour un aéronef, ce réducteur (10) comportant : - un solaire (26) mobile en rotation autour d’un premier axe (A), - une couronne (28) montée autour de l’axe (A) et du solaire (26), - des satellites (30) intercalés entre le solaire (26) et la couronne (28) et engrenés avec le solaire (26) et la couronne (28), - un porte-satellites (32) qui porte des doigts (62) de montage des satellites (30), ces doigts s’étendant le long de seconds axes (B) parallèles au premier axe (A), - des paliers (60) de guidage des satellites (30) sur les doigts, ces paliers (60) étant traversés par les doigts (62) et intercalés entre les satellites (30) et les doigts (62), caractérisé en ce qu’il comprend en outre des éléments de retenue axiale des satellites (30) sur les doigts (62), ces éléments comprenant des paires (80, 82) d’aimants (80a, 80b, 82a, 82b). Figure pour l'abrégé : Figure 4 REDUCTEUR POUR UN AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un réducteur, en particulier pour un aéronef, ainsi qu’un aéronef comportant un tel réducteur. L’aéronef est par exemple du type VTOL (qui est l’acronyme de l’expression anglo-saxonne Vertical Take-Off and Landing ), c’est-à-dire un aéronef à décollage et atterrissage verticaux. 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-A1-3 073 915, FR-A1-3 084 428. Le rôle d’un réducteur mécanique est de modifier le rapport de vitesse et le couple entre l’axe d’entrée et l’axe de sortie d’un mécanisme. 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 différents 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. En pratique, les satellites d’un réducteur sont guidés en rotation par des paliers qui sont traversés par des doigts ou axes physiques, ces doigts étant portés par le porte-satellites. Les satellites sont donc montés sur les paliers qui sont eux-mêmes montés sur les doigts, les doigts étant alignés sur les axes de révolution précités. Les paliers de guidage peuvent être de différents types et par exemple lisse ou à roulement. Dans le cadre de paliers à roulement, les paliers peuvent comprendre des billes, des rouleaux ou des aiguilles par exemple. Dans certaines configurations, il est nécessaire de prévoir des butées axiales aux extrémités axiales des satellites, pour éviter que les satellites ne rentrent en contact avec le porte-satellites. C’est notamment le cas dans un aéronef du type VTOL dans lequel le réducteur peut être positionné de sorte que son axe longitudinal soit vertical. Dans cette position, les satellites ont tendance à coulisser sur les paliers ou les doigts et à se déplacer vers le bas par effet de la gravité. Pour éviter que les satellites viennent frotter sur le porte-satellites, une butée axiale est montée entre chaque extrémité axiale du satellite et le porte-satellites. Cette butée axiale peut être réalisée par une butée à roulement. Cette problématique est aussi vraie dans une configuration horizontale où les satellites sont libres de bouger axialement. L’inconvénient de cette solution est le besoin en lubrification de la butée nécessaire pour son bon fonctionnement. La présente invention propose une solution à ce problème, qui est simple, efficace et économique. L’invention concerne un réducteur, en particulier pour un aéronef, ce réducteur comportant : - un solaire mobile en rotation autour d’un premier axe, - une couronne montée autour de l’axe et du solaire, - des satellites intercalés entre le solaire et la couronne et engrenés avec le solaire et la couronne, - un porte-satellites sur lequel sont montés des doigts de montage des satellites, ces doigts s’étendant le long de seconds axes parallèles au premier axe, - des paliers de guidage des satellites sur les doigts, ces paliers étant traversés par les doigts et intercalés entre les satellites et les doigts, caractérisé en ce qu’il comprend en outre des éléments de retenue axiale des satellites sur les doigts, ces éléments comprenant : - une première paire d’aimants montée à une première extrémité axiale de chaque satellite, la première paire d’aimants comportant des premières faces de répulsion montées en regard, ces premières faces de répulsion étant de même pôle magnétique de façon à ce que les aimants se repoussent mutuellement, et - une seconde paire d’aimants montée à une deuxième extrémité axiale de chaque satellite opposée à la première extrémité axiale de chaque satellite, et la seconde paire d’aimants comportant deux deuxièmes faces de répulsion montées en regard, ces deuxièmes faces de répulsion étant de même pôle magnétique de façon à ce que les aimants se repoussent mutuellement. L’invention se distingue de l’art antérieur notamment par le fait qu’elle ne propose pas de butée axiale pour bloquer axialement les satellites sur les doigts de montage. Une butée axiale signifie que l’arrêt axial des satellites est réalisé par butée c’est-à-dire par contact physique. Au contraire, dans l’invention, les satellites sont retenus axialement sans contact, par l’intermédiaire d’éléments de retenue du type magnétique. Cela est rendu possible par l’utilisation d’aimants et en particulier de paires d’aimants. Chaque paire d’aimants comprend deux aimants qui sont agencés de façon à ce que leurs faces en regard soient de même pôle. Par exemple, les deux aimants de chaque paire ont leur pôle Nord en regard l’un de l’autre ou leur pôle Sud en regard l’un de l’autre. Les aimants de chaque paire ont ainsi pour fonction de se repousser mutuellement et d’éviter tout contact entre eux et donc entre le satellite et le porte-satellites. La présente invention est compatible : d’un réducteur à simple étage ou à plusieurs étages ; de dentures droites, hélicoïdales ou en chevron ; de tout type de réducteur : planétaire, épicycloïdal, différentiel ; de tout type de porte-satellites monobloc ou du type cage et porte-cage ; de tout type de paliers de guidage des satellites, tels que à éléments roulants ou hydrodynamiques. 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 ; ces caractéristiques ayant notamment pour avantages de rendre plus compacte le motoréducteur : les aimants de chaque paire d’aimants ont chacun une forme générale annulaire et sont montés autour des doigts ; chaque paire d’aimants est intercalée axialement entre le porte-satellites et une extrémité axiale d’un doigt qui est opposée au porte-satellites -- chaque paire d’aimants est intercalée axialement entre l’extrémité axiale du satellite et le porte-satellites, et en particulier entre l’extrémité axiale du satellite et une paroi radiale du porte-satellites ; - chaque paire d’aimants est en outre intercalée axialement entre une extrémité axiale d’un palier de satellite et le porte-satellites ou entre une extrémité axiale d’un palier de satellite et une extrémité axiale d’un doigt ; -- chaque paire d’aimants est en outre intercalée axialement entre une extrémité axiale du paliers du satellite et le porte-satellites ; les aimants de chaque paire d’aimants ont chacun des dimensions identiques ; les aimants des paires d’aimants ont chacun des dimensions identiques ; les aimants de chaque paire d’aimants ont un diamètre externe supérieur à un diamètre interne minimal de chaque satellite, et inférieur à un diamètre externe maximal de chaque satellite ; dans chacun des aimants se présente sous la forme d’une rondelle ; chacun des aimants est un aimant permanent ou un électroaimant ; le réducteur est un motoréducteur et comporte en outre un moteur électrique ; -- les aimants sont réalisés en Néodyme ou Samarium-Cobalt ; -- l’entrefer entre les aimants de chaque paire est compris entre 1 et 2 mm ; cette plage de valeurs peut notamment dépendre de la masse des satellites. L’invention concerne également un motoréducteur comprenant un réducteur tel que décrit ci-dessus et un moteur électrique dans lequel le moteur électrique entraine ou est entrainé par le réducteur et s’étend de préférence autour du porte-satellites. L’invention concerne en outre un aéronef comportant un aéronef, par exemple du type VTOL, comportant un réducteur ou un motoréducteur tel que décrit ci-dessus, en particulier pour l’entraînement d’une hélice de propulsion. 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 : FIG. 1 la FIG. 1 est une vue schématique en perspective et en coupe axiale d’un réducteur ; FIG. 2 la FIG. 2 est une vue schématique en coupe axiale du réducteur de la FIG. 1 ; FIG. 3 la FIG. 3 est une vue schématique en coupe axiale d’un satellite de réducteur, et en particulier de son palier de guidage et de ses butées axiales ; FIG. 4 la FIG. 4 est une vue schématique en coupe axiale d’un satellite de réducteur, et en particulier de son palier de guidage et de ses éléments de retenue axiale ; et FIG. 5 la FIG. 5 est une vue à plus grande échelle d’une partie de la FIG. 4 et montre une paire d’aimants d’un élément de retenue. Description détaillée de l'invention La FIG. 1 illustre un mode de réalisation d’un réducteur 10 selon l’invention, ce réducteur étant particulièrement adapté pour son utilisation dans un aéronef. L’aéronef est par exemple du type VTOL, c’est-à-dire à décollage et atterrissage verticaux. Le réducteur 10 peut par exemple être utilisé pour entraîner l’hélice de propulsion ou l’une des hélices de propulsion de l’aéronef. Dans l’exemple représenté, le réducteur 10 est un motoréducteur 10 donc les expressions réducteur et motoréducteur seront utilisés pour désigner la même chose dans ce qui suit. Le réducteur ou motoréducteur 10 comporte un moteur électrique 12 et un réducteur mécanique 14. La référence 12 désigne plus particulièrement les parties actives du moteur électrique, l’électronique de puissance du moteur n’étant ici pas représentée. Dans la suite de la description, le moteur électrique 12 désignera plus spécifiquement les parties actives du moteur. Le moteur électrique 12 a une forme annulaire et est aligné sur un premier axe A, qui est un axe commun avec le réducteur mécanique 14. Le moteur électrique 12 comprend un rotor 16 et un stator 18. Dans l’exemple représenté, le rotor 16 est situé à l’intérieur du stator 18. Le rotor 16 comprend une rangée annulaire d’aimants permanents 20. Ces aimants 20 peuvent être séparés les uns des autres par des entretoises 22. Le nombre d’aimants 20 peut être supérieur à 20 ou 30 par exemple. Le stator 18 peut comprendre une rangée annulaire de bobinages (non représentés) qui sont formés par enroulement autour de noyaux 24. Le nombre de noyaux 24 est par exemple égal au nombre d’aimants permanents 20. Dans l’exemple représenté qui n’est pas limitatif, le réducteur mécanique 14 est du type planétaire c’est-à-dire qu’il comprend une couronne mobile et un porte-satellites fixe. Le réducteur mécanique 14 comprend un solaire 26 mobile en rotation autour de l’axe A, une couronne 28 mobile en rotation autour de cet axe A, et des satellites 30 intercalés entre le solaire 26 et la couronne 28 et engrenés avec le solaire 26 et la couronne 28. Les satellites 30 sont portés par un porte-satellites 32 qui est ici fixe. Dans l’exemple représenté, le solaire 26 a en coupe axiale une forme générale en L ou C et comprend : - une paroi cylindrique interne 26a qui comprend ou porte une denture externe 33, - une paroi annulaire radiale 26b qui s’étend depuis la paroi cylindrique interne 26a vers l’extérieur, - et éventuellement une paroi cylindrique externe 26c qui s’étend autour de la paroi cylindrique interne 26a et qui est reliée à la périphérie externe de la paroi radiale 26b. Comme on le voit dans l’exemple représenté, le rotor 16 est directement fixé à la périphérie externe de la paroi radiale 26b ou à la paroi cylindrique externe 26c, ou le stator 18 est directement porté par la périphérie externe de la paroi radiale 26b ou par la paroi cylindrique externe 26c. On constate dans les dessins que le rotor 16 peut s’étendre autour de la denture 33 du solaire 26. Le solaire 26 et en particulier sa paroi externe 26c peut avoir une longueur L1 ou dimension le long de l’axe A qui est supérieure ou égale à une longueur L2 ou dimension le long de l’axe A de la denture 33 du solaire 26. Avantageusement, le motoréducteur 10 comprend un premier palier 34 de guidage du solaire 26, qui est monté entre le solaire 26 et le porte-satellites 32, et un second palier 36 de guidage du solaire 26, qui est monté entre le solaire 26 et la couronne 28. Le premier palier 34 a de préférence un diamètre D1 supérieur à celui D2 de la denture 33 du solaire 26, et le second palier 36 a un diamètre D3 inférieur à celui D2 de la denture 33 du solaire 26. Dans l’exemple représenté, le premier palier 34 est porté par la paroi radiale 26b, et le second palier 36 est situé à l’intérieur de la paroi cylindrique interne 26c. Dans l’exemple représenté également, la couronne 28 a en coupe axiale une forme générale en L ou C et comprend : - une paroi cylindrique externe 28a qui comprend ou porte une denture interne 38, - une paroi annulaire radiale 28b qui s’étend depuis la paroi cylindrique externe 28a vers l’intérieur, - et éventuellement une paroi cylindrique interne 28c qui s’étend à l’intérieur de la paroi cylindrique externe 28a et qui est reliée à la périphérie interne de la paroi radiale 28b. Le rotor 16 peut s’étendre au moins en partie autour de la denture interne 38 de la couronne 28. Le motoréducteur 10 comprend en outre un arbre de sortie 50 dans l’exemple représenté, qui est accouplé par des cannelures 40 à la périphérie interne de la paroi radiale 28b ou à la paroi cylindrique interne 28c. Comme dans l’exemple représenté, le porte-satellites 32 est fixé à un carter 42 du motoréducteur 10. Le stator 18 du moteur 12 peut être fixé directement au carter 42 ou porté directement par le carter 42. Le carter 42 peut avoir en coupe axiale une forme générale en L ou C et comprendre : - une paroi cylindrique externe 42a, - une paroi annulaire radiale 42b qui s’étend depuis la paroi cylindrique externe vers l’intérieur, - et éventuellement une paroi cylindrique interne 42c qui s’étend à l’intérieur de la paroi cylindrique externe 42a et qui est reliée à la périphérie interne de la paroi radiale 42b. Le motoréducteur 10 peut comprendre un palier 44 de guidage de l’arbre de sortie 50, ce palier 44 étant monté entre l’arbre de sortie 50 et la périphérie interne de la paroi radiale 42b ou la paroi cylindrique interne 42c du carter 42. Le porte-satellites 32 peut être fixé à la paroi radiale 42b du carter 42, comme dans l’exemple représenté. De manière classique, chacun des satellites 30 est guidé par un palier 60 qui est traversé par un doigt 62 porté par le porte-satellites 32. Les satellites 30 sont donc montés sur des paliers de guidage 60 qui sont eux-mêmes montés sur des doigts 62. Les paliers 60 sont par exemple des paliers à roulement et notamment à rouleaux, à billes ou à aiguilles mais pourraient en variante être des paliers lisses. Les satellites 30 sont ainsi guidés en rotation autour de seconds axes B, qui sont parallèles à l’axe A et en général régulièrement répartis autour de l’axe A. La FIG. 3 est une vue à plus grande échelle d’un satellite 30, de son palier de guidage 60, ici à aiguilles, et de son doigt 62 de montage sur le porte-satellites 32. Pour éviter que le satellite 30 vienne au contact du porte-satellites 32 et frotte contre lui, il serait envisageable de prévoir des butées axiales 70 entre les satellites 30 et le porte-satellites 32. En pratique, ces butées axiales 70 se présenteraient sous la forme de butées à roulement, et par exemple à billes comme dans l’exemple représenté. Cependant, ces butées 70 devraient être lubrifiées en continu lors du fonctionnement du réducteur 10 pour assurer leur bon fonctionnement. Par ailleurs, chacune des butées 70 comportant deux bagues de roulement 70a, 70b entre lesquelles sont montées des billes 70c, cette solution serait également pénalisante en termes d’encombrement axial et de masse. La présente invention propose une solution à ce problème dont un mode de réalisation est illustré aux figures 4 et 5. L’invention propose de prévoir des éléments de retenue axiale des satellites 30 sur les doigts 62, au niveau des extrémités axiales de chaque satellite 30. Les figures montrent la retenue axiale d’un satellite 30 et on comprendra que l’invention s’applique de la même façon à l’ensemble des satellites 30 du réducteur 10. Un première paire d’aimants 80 est montée à une extrémité axiale du satellite 30. Les aimants 80a, 80b de cette première paire 80 comportent respectivement des faces 80a1, 80b1 en regard de même pôle magnétique de façon à ce que les aimants 80a, 80b se repoussent mutuellement. Une seconde paire d’aimants 82 est montée à l’extrémité axiale opposée du satellite 30. Les aimants 82a, 82b comportent respectivement des faces 82a1, 82b1 en regard de même pôle magnétique de façon à ce que les aimants 82a, 82b se repoussent mutuellement (flèche F1 à la FIG. 4 .) Comme dans l’exemple représenté, les aimants 80a, 80b, 82a, 82b de chaque paire d’aimants ont chacun une forme générale annulaire et sont montés autour des doigts 62. Ils peuvent par exemple se présenter sous la forme de rondelles, dont les faces annulaires latérales sont de préférence planes. Les aimants sont de préférence des aimants permanents, par exemple réalisés en Néodyme ou Samarium-Cobalt. La force répulsive générée par les aimants 80a, 80b, 82a, 82b de chaque paire 80a, 82 permet de les séparer l’un de l’autre d’un entrefer J, J’ qui est par exemple compris entre 1 et 2 mm. Cette plage de valeurs peut notamment dépendre de la masse des satellites. Cette force répulsive dépend par exemple de la masse des satellites et de l’accélération de l’aéronef. Par exemple, pour un satellite de 2kg subissant une accélération verticale de 5kg, la force de l’aimant serait supérieure à 2 9.81 x 5 = 98,1N. De préférence, chaque paire d’aimants 80, 82 est intercalée axialement entre l’extrémité axiale du satellite 30 et le porte-satellites 32, et en particulier entre l’extrémité axiale du satellite 30 et une paroi radiale 32a du porte-satellites. Cette paroi radiale 32a peut comprendre un orifice 84 de montage d’une extrémité axiale du doigt 62, comme dans l’exemple représenté. Chaque paire d’aimants 80, 82 peut en outre être intercalée axialement entre une extrémité axiale du palier 60 du satellite 30 et le porte-satellites 32. Les aimants 80a, 80b ont de préférence des dimensions identiques. Les aimants 82a, 82b ont de préférence des dimensions identiques. Les aimants 80a, 80b, 82a, 82b peuvent en outre avoir des dimensions identiques comme dans l’exemple représenté. Avantageusement, les aimants 80a, 80b, 82a, 82b ont un diamètre externe H1 supérieur à un diamètre interne minimal Hmin de chaque satellite 30 et inférieur à un diamètre externe maximal Hmax de chaque satellite 30. La présente invention apporte plusieurs avantages parmi lesquels : - les éléments de retenue magnétiques ne nécessitent pas de lubrification et la suppression de la lubrification dans cette zone permet de simplifier la lubrification et de réduire la masse du réducteur ; - les éléments de retenue n’ont pas de pièces tournantes en contact, elles ne peuvent donc pas s’user par frottement, ce qui augmente sa fiabilité ; - les éléments de retenue empêchent les frottements entre les satellites et le porte-satellites ce qui diminue les pertes du réducteur au global et améliore donc son rendement ; etc. Réducteur (10) pour un aéronef, ce réducteur (10) comportant : - un solaire (26) mobile en rotation autour d’un premier axe (A), - une couronne (28) montée autour de l’axe (A) et du solaire (26), - des satellites (30) intercalés entre le solaire (26) et la couronne (28) et engrenés avec le solaire (26) et la couronne (28), - un porte-satellites (32) sur lequel sont montés des doigts (62) de montage des satellites (30), ces doigts s’étendant le long de seconds axes (B) parallèles au premier axe (A), - des paliers (60) de guidage des satellites (30) sur les doigts (62), ces paliers (60) étant traversés par les doigts (62) et intercalés entre les satellites (30) et les doigts (62), caractérisé en ce qu’il comprend en outre des éléments de retenue axiale des satellites (30) sur les doigts (62), ces éléments comprenant : - une première paire (80) d’aimants (80a, 80b) montée à une première extrémité axiale de chaque satellite (30), la première paire (80) d’aimants (80a, 80b) comportant des premières faces de répulsion (80a1, 80b1) montées en regard, ces premières faces de répulsion étant de même pôle magnétique de façon à ce que les aimants (80a, 80b) se repoussent mutuellement, et - une seconde paire (82) d’aimants (82a, 82b) montée à une deuxième extrémité axiale de chaque satellite (30) opposée à la première extrémité axiale de chaque satellite (30), la seconde paire (82) d’aimants (82a, 82b) comportant deux deuxièmes faces de répulsion (82a1, 82b1) montées en regard, ces deuxièmes faces de répulsion étant de même pôle magnétique de façon à ce que les aimants (82a, 82b) se repoussent mutuellement. Réducteur (10) selon la revendication 1, dans lequel les aimants (80a, 80b, 82a, 82b) de chaque paire d’aimants (80, 82) ont chacun une forme générale annulaire, de préférence ont une forme de rondelle, et sont montés autour des doigts (62). Réducteur (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque paire d’aimants (80, 82) est intercalée axialement entre le porte-satellites (32) et une extrémité axiale d’un doigt (62) qui est opposée au porte-satellites (32). Réducteur (10) selon la revendication 3, dans lequel chaque paire d’aimants (80, 82) est en outre intercalée axialement entre une extrémité axiale d’un palier (60) de satellite (30) et le porte-satellites (32) ou entre une extrémité axiale d’un palier (60) de satellite (30) et une extrémité axiale d’un doigt (62). Réducteur (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les aimants (80a, 80b, 82a, 82b) de chaque paire d’aimants (80, 82) ont chacun des dimensions identiques. Réducteur (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les aimants (80a, 80b, 82a, 82b) de chaque paire d’aimants (80, 82) ont un diamètre externe (H1) supérieur à un diamètre interne minimal (Hmin) de chaque satellite (30), et inférieur à un diamètre externe maximal (Hmax) de chaque satellite (30). Réducteur (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel dans chacun des aimants (80a, 80b, 82a, 82b) est un aimant permanent ou un électroaimant. Motoréducteur comprenant un réducteur (10) selon l’une quelconque des revendication précédentes et un moteur électrique (12), dans lequel le moteur électrique (12) entraine ou est entrainé par le réducteur (10) et s’étend de préférence autour du porte-satellites (32). Aéronef comportant un motoréducteur selon la revendication précédente ou un réducteur (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 pour l’entraînement d’une hélice de propulsion.