Brevet FR3164752A1 — publié le 20260123

Ce réducteur (3) pour turbomachine d’aéronef comprend un arbre de soufflante (14) et un porte-satellites (15) séparé de l’arbre de soufflante et comportant des moyens (18, 19) de solidarisation en rotation de l’arbre de soufflante et du porte-satellites. Il comprend des moyens de fixation axiale (23) de l’arbre de soufflante et du porte-satellites. Les moyens de solidarisation en rotation comprennent une cannelure (18) prévue sur le porte-satellites, en prise avec une cannelure correspondante (20) de l’arbre de soufflante. Figure pour l’abrégé : Fig 2 REDUCTEUR POUR TURBOMACHINE D’AERONEF ET TURBOMACHINE EQUIPEE D’UN TEL REDUCTEUR L’invention concerne, de manière générale, les réducteurs mécaniques pour turbomachine d’aéronef et se rapporte plus particulièrement à l’assemblage d’un arbre de soufflante et d’un porte-satellites pour un tel réducteur. Techniques antérieures 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. En ce qui concerne les turbomachines d’aéronef, et en particulier les turbomachines à double flux, notamment celles ayant un très haut taux de dilution, le réducteur mécanique a pour rôle d’entraîner l’arbre d’une soufflante en transformant 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 leur axe de révolution coïncide avec l’axe longitudinal X de la turbomachine. Les satellites ont des axes de révolution différents répartis 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. 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. Dans certains types de réducteurs, le porte-satellites est monobloc avec l’arbre de soufflante. La pièce est dès lors plus complexe à fabriquer. En outre, ce type de solution présente des contraintes de dimensionnement, fabrication et maintenance accrues en raison du fait que les contraintes de la pièce monobloc et donc du réducteur, correspondent à celles de l’arbre de l’arbre de soufflante. Par ailleurs, ce type de solution ne permet pas d’assurer une modularité afin de séparer rapidement l’arbre de soufflante et le réducteur lors du démontage du moteur. Pour pallier ces inconvénients, il a été proposé de séparer l’arbre de soufflante et le porte-satellites en deux pièces distinctes. Au vu de ce qui précède, le but de l’invention est de proposer un réducteur dans lequel l’arbre de soufflante et le porte-satellites sont constitués par des pièces distinctes et pour lesquelles une liaison assure le transfert du couple et le centrage des pièces. L’invention a donc pour objet un réducteur pour turbomachine d’aéronef, comprenant un arbre de soufflante et un porte-satellites séparé de l’arbre de soufflante, et comportant des moyens de solidarisation en rotation et des moyens de fixation axiale de l’arbre de soufflante et du porte-satellites. Selon une autre caractéristique du réducteur, les moyens de solidarisation en rotation comprennent une cannelure prévue sur le porte-satellites, en prise avec une cannelure correspondante de l’arbre de soufflante. Dans un mode de réalisation, la cannelure de l’arbre de soufflante est portée par une entretoise annulaire s’étendant radialement à partir de l’arbre de soufflante, ladite entretoise comprenant une surface radiale externe recevant un roulement de montage de l’arbre de soufflante dans lequel tourillonne l’arbre de soufflante. Avantageusement, l’entretoise annulaire comporte des gorges internes axiales régulièrement réparties autour de l’entretoise. Dans un autre mode de réalisation, les cannelures sont décalées axialement par rapport à un roulement de montage de l’arbre de soufflante dans lequel tourillonne l’arbre de soufflante. Dans un mode de réalisation, les moyens de fixation axiale comprennent un écrou de serrage axial du porte-satellites et de l’arbre de soufflante. Par exemple, l’écrou est vissé sur un filetage pratiqué sur une portée cylindrique de l’arbre de soufflante, contre une butée annulaire radiale du porte-satellites. En variante, l’écrou peut être vissé sur un filetage pratiqué sur une portée cylindrique du porte-satellites, contre une butée annulaire radiale de l’arbre de soufflante. Dans un mode de réalisation, l’écrou est insérable depuis l’amont de l’arbre de soufflante. De préférence, la butée annulaire est formée d’un ensemble de secteurs partiellement annulaires convenant pour le passage de l’écrou depuis une extrémité proximale de l’arbre de soufflante. Dans un autre mode de réalisation, les moyens de fixation axiale comprennent un ensemble de liaisons vissées entre l’arbre de soufflante et le porte-satellites. L’invention a également pour objet une turbomachine d’aéronef, comprenant un réducteur tel que défini ci-dessus. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : La FIG. 1 illustre schématiquement une turbomachine d’aéronef, dotée d’un réducteur conforme à l’invention ; La FIG. 2 est une vue en coupe d’un ensemble arbre de soufflante-porte-satellites du réducteur de la turbomachine de la FIG. 1 ; La FIG. 3 est une vue en perspective de l’ensemble de la FIG. 2 ; La FIG. 4 ; est une vue en coupe d’un ensemble arbre de soufflante-porte-satellites du réducteur de la turbomachine de la FIG. 1 , selon un autre mode de réalisation ; Les FIG. 5 et FIG. 6 illustrent la butée annulaire de l’arbre de soufflante de la turbomachine de la FIG. 1 ; Les FIG. 7 et FIG. 8 illustrent un autre mode de réalisation d’un ensemble arbre de soufflante-porte-satellites du réducteur de la turbomachine de la FIG. 1 ; Les FIG. 9 et FIG. 10 illustrent d’autres modes de réalisation d’un ensemble arbre de soufflante-porte-satellites du réducteur de la turbomachine de la FIG. 1 ; La FIG. 11 illustre une variante de réalisation de l’ensemble arbre de soufflante-porte-satellites de la FIG. 10 ; La FIG. 12 illustre schématiquement un mode de réalisation d’un ensemble arbre de soufflante-porte-satellites utilisant une cannelure conique ; et La FIG. 13 illustre schématiquement un autre mode de réalisation d’un ensemble arbre de soufflante-porte-satellites dans lequel les boulons de fixation axiale sont rapprochés de l’axe de rotation. Description détaillée On a représenté sur la FIG. 1 , un turboréacteur pour aéronef conforme à l’invention, désigné par la référence numérique générale 1, d’axe X–X. Ce turboréacteur 1 est un turboréacteur à double flux qui comporte à l’avant, en considérant la direction du flux d’air admis dans le turboréacteur, une soufflante 2 qui est reliée à un réducteur 3, puis un compresseur à basse pression 4 et un compresseur haute pression 5. La turbomachine 1 comporte par ailleurs un équipement de combustion 6, puis, en aval, une turbine à haute pression 7 qui alimente en air ledit équipement de combustion 6 et, encore en aval, une turbine à basse pression 8. Les gaz chauds issus de la combustion passent par la turbine à basse pression 7 qui entraîne la soufflante avant de s’échapper par une tuyère d’échappement 9. L’ensemble comprenant le réducteur 3, les compresseurs à basse pression 4 et à haute pression 5, ainsi que l’équipement de combustion 6 et les turbines à haute pression 7 et à basse pression 8 sont placés dans un carter intérieur 10 qui est entouré par un carter extérieur annulaire 12 maintenu par des entretoises 13 reliant les carter 10 et 12. Sur les figures 2 et 3, on a représenté l’arbre de soufflante 14 ainsi que le porte-satellites 15 du réducteur 3. Comme on le voit, l’arbre 14 et le porte satellite 15 constituent des éléments distincts et séparés. Ils comprennent chacun une extrémité proximale I destinée à recevoir le couple moteur, en ce qui concerne le porte-satellites 15, et à transmettre le couple moteur à la soufflante, en ce qui concerne l’arbre de soufflante 14, et une extrémité distale II d’accouplement au niveau de laquelle l’arbre de soufflante 14 et le porte-satellites sont solidarisés en rotation et fixés axialement. Comme on le voit, l’arbre de soufflante 14 tourillonne dans un roulement principal 16 et dans un roulement secondaire 17. L’arbre de soufflante 14 et le porte-satellites 15 sont solidarisés en rotation à l’aide de moyens de solidarisation comprenant une cannelure mâle 18 droite portée par un prolongement cylindrique axial 19 du porte-satellites 15 et une cannelure femelle 20 portée par l’arbre de soufflante 14. Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, les cannelures sont radialement alignées par rapport au roulement 16. Sur la FIG. 2 , elles sont en effet positionnées en-dessous du roulement 16, c’est-à-dire intérieurement par rapport au roulement 16. La cannelure femelle de l’arbre de soufflante 14 est formée intérieurement dans une entretoise annulaire 21 qui s’étend radialement à partir de l’arbre de soufflante 14 et qui comporte extérieurement une surface radiale externe S supportant le roulement principal 16. Avantageusement, l’entretoise 21 est dotée de gorges à 360°22 autour de l’entretoise, qui assurent l’allègement de l’entretoise et qui permettent de dissocier mécaniquement les cannelures 18 et 20 et le roulement principal 16 en créant localement une zone de flexion au voisinage de la zone d’appui du roulement principal 16. On notera toutefois que l’entretoise 21 est optionnelle. Il est en effet possible de rapprocher radialement les cannelures du roulement principal. L’arbre de soufflante 14 et le porte-satellites 15 sont solidarisés en rotation grâce aux cannelures droites mâle 18 et femelle 20. L’arbre de soufflante 14 et le porte-satellites 15 sont fixés axialement grâce à l’entretoise 21 en appui contre le porte-satellites et au moyen d’un écrou 23 qui vient se visser dans un filetage externe d’une portée cylindrique axiale 24 de l’arbre de soufflante 14, contre une butée annulaire 25 qui s’étend radialement à partir du prolongement cylindrique 19 du porte-satellites 15. On notera que l’écrou 23 est mis en attente, soit flottant à l’intérieur du cylindre 19, soit dans un emplacement de rétention prévu à cet effet , avant montage des dentures. On notera également que l’on désigne par « dentures » tous les pignons du réducteur, à savoir solaire, satellites, couronnes. Lors de l’assemblage du réducteur, l’écrou 23 est vissé à l’aide d’un outil inséré à partir de l’extrémité proximale de l’arbre de soufflante 14. Dans le mode de réalisation de la FIG. 4 , les moyens de fixation axiale de l’arbre de soufflante et du porte-satellites peuvent être réalisés sous la forme d’un écrou 23 vissé sur une portée 28 cylindrique s’étendant à partir du prolongement cylindrique 19 du porte-satellites 15. Cet écrou vient se visser contre une butée annulaire 29 s’étendant radialement à partir de la paroi de l’arbre de soufflante 14. En référence aux figures 5 et 6, afin de permettre l’insertion de l’écrou 23 à partir de l’extrémité distale II de l’arbre de soufflante, la butée 29 est réalisée sous la forme d’un ensemble de secteurs 30 configurés de manière à permettre le passage de l’écrou 23 dans une position inclinée. Le nombre de secteurs 30 ainsi que leur étendue angulaire résultent d’un compromis entre, d’une part, la facilité du montage en facilitant l’insertion de l’écrou et, d’autre part, l’augmentation de la surface d’appui pour l’écrou 23. Avantageusement, mais de manière nullement limitative, la butée 29 est formée de deux secteurs d’environ 45°. Ce mode de réalisation est avantageux dans la mesure où l’écrou est inséré au moment de l’assemblage de l’arbre de soufflante. Il n’est donc pas nécessaire de le prémonter sur le porte-satellites. Dans un autre mode de réalisation illustré sur les figures 7 et 8, l’arbre de soufflante 14 et le porte-satellites 15 sont assemblés à l’aide d’un ensemble de liaisons vissées, telles que 32, comprenant un ensemble de brides, telles que 33, régulièrement réparties autour de l’extrémité distale de l’arbre de soufflante et un ensemble de boulons 34 correspondants. Les boulons n’assurent ici aucune fonction de transmission de couple mais ont pour fonction de fixer axialement l’arbre de soufflante 14 et le porte-satellites 15. Bien entendu, le nombre de liaisons vissées peut varier. On peut, par exemple, utiliser trois liaisons vissées équiréparties, tout en ayant une rigidité comparable à celle d’une solution monobloc pour l’arbre de soufflante et le porte-satellites. Dans le mode de réalisation décrit en référence aux figures 2 à 8, les cannelures mâle et femelle sont radialement alignées par rapport au roulement principal 16. En référence à la FIG. 9 , qui correspond au mode de réalisation des moyens de fixation axiale de la FIG. 4 , il est toutefois possible de décaler axialement les cannelures mâle 18 et femelle 20 par rapport à la surface radiale externe S de l’arbre de soufflante 14 recevant le roulement principal 16, ce qui évite de prévoir l’entretoise annulaire 21, comme décrit précédemment en référence aux figures 2 et 3. On notera que dans le cas de la FIG. 9 , l’écrou peut être inséré par l’amont de l’arbre de soufflante. Il n’est pas nécessaire de l’insérer préalablement. Bien entendu, le décalage axial des cannelures par rapport au roulement 16 peut être combiné aux différents modes de réalisation des moyens de fixation axiale décrits précédemment en référence aux figures 2 à 8. On notera également que la position de la cannelure n’est pas limitée à celle qui est visible sur la FIG. 9 . Elle peut également s’étendre sur toute la longueur de l’arbre de soufflante. Il est toutefois avantageux de la rapprocher au maximum du porte-satellites, afin de limiter la masse de l’ensemble. En référence à la FIG. 10 , afin de rapprocher la cannelure du porte-satellites, il est avantageux d’équiper l’arbre de soufflante d’une branche cylindrique axiale interne 36, pour supporter la cannelure mâle 35. Cette branche 36 coopère avec une cannelure femelle portée par le prolongement cylindrique axial 19 du porte-satellites 15. Dans ce mode de réalisation, la fixation axiale de l’arbre de soufflante 14 et du porte-satellites 15 est effectuée en mettant en contact le support du roulement principal 16 et le porte-satellites 15. Elle peut aussi être réalisée en pinçant la partie radiale qui s’étend intérieurement de la branche 19 entre l’écrou et une butée formée sur la branche 36. Un écrou40 vient effectuer le blocage. Il doit être inséré et mis en attente dans le porte-satellites, avant le montage des pignons pour les satellites. Il est également possible, comme visible sur la FIG. 11 , de déporter la butée axiale de l’arbre de soufflante de manière radialement interne, en prévoyant une butée radiale d’extrémité 37. Dans ce cas, l’écrou 38, porté par la porte-satellites 15, peut alors être inséré, sans difficulté, par l’intérieur de l’arbre de soufflante. Comme décrit précédemment, dans ce mode de réalisation, la fixation axiale peut également être effectuée à l’aide de liaisons vissées, comme décrit précédemment en référence aux figures 7 et 8. On notera, en référence à la FIG. 12 , que l’invention qui vient d’être décrite, et en particulier la solidarisation en rotation de l’arbre de soufflante et du porte-satellites, peut être mise en œuvre au moyen de cannelures mâles et femelles 39 coniques. On pourra, dans ce cas, avantageusement utiliser une fixation axiale de l’arbre de soufflante et du porte-satellites au moyen de liaisons vissées à l’aide de brides et par boulonnage. On notera enfin, en référence à la FIG. 13 , que lorsque l’on utilise une fixation axiale par liaison vissée, il est possible de rapprocher les boulons 34 et les brides 33 de l’axe de rotation. Les boulons peuvent être alors serrés à partir de l’extrémité proximale de l’arbre de soufflante. Bien que ce mode de mise en œuvre illustré à la FIG. 13 corresponde au mode de réalisation de la FIG. 10 , une telle variante peut également être utilisée pour tous les modes de réalisation décrits précédemment. Réducteur (3) pour turbomachine d’aéronef, comprenant un arbre de soufflante (14) et un porte-satellites (15) séparé de l’arbre de soufflante et comportant des moyens (18, 20 de solidarisation en rotation de l’arbre de soufflante et du porte-satellites, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens (23 ; 38) de fixation axiale de l’arbre de soufflante et du porte-satellites, dans lequel les moyens de solidarisation en rotation comprennent une cannelure (18) prévue sur le porte-satellites, en prise avec une cannelure correspondante (20) de l’arbre de soufflante. Réducteur selon la revendication 1, dans lequel la cannelure (20) de l’arbre de soufflante est portée par une entretoise annulaire (21) s’étendant radialement à partir de l’arbre de soufflante, ladite entretoise comprenant une surface radiale externe (S) recevant un roulement (16) dans lequel tourillonne l’arbre de soufflante. Réducteur selon la revendication 2, dans lequel l’entretoise annulaire (21) comporte des gorges internes à 360° (22). Réducteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les cannelures (18, 20) sont décalées axialement par rapport à un roulement (16) de montage de l’arbre de soufflante, dans lequel tourillonne l’arbre de soufflante Réducteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens de fixation axiale comprennent un écrou (23 ; 38) de serrage axial du porte-satellites (15) et de l’arbre de soufflante (14). Réducteur selon la revendication 5, dans lequel l’écrou (23) est vissé sur un filetage pratiqué sur une portée cylindrique (24) de l’arbre de soufflante, contre une butée annulaire radiale (25) du porte-satellites. Réducteur selon la revendication 5, dans lequel l’écrou est vissé sur un filetage pratiqué sur une portée cylindrique (28) du porte-satellites, contre une butée annulaire radiale (29) de l’arbre de soufflante. Réducteur selon la revendication 7, dans lequel la butée annulaire est formée d’un ensemble de secteurs (30) partiellement annulaires convenant pour le passage de l’écrou depuis une extrémité proximale de l’arbre de soufflante. Réducteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’écrou est insérable depuis l’amont de l’arbre de soufflante. Réducteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens de fixation axiale comprennent un ensemble des liaisons vissées (32) entre l’arbre de soufflante et le porte-satellites. Turbomachine d’aéronef, comprenant un réducteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.