EP4680871A1 - Système d'accouplement entre l'arbre d'entrée et le solaire d'un train épicylcoïdal - Google Patents

Système d'accouplement entre l'arbre d'entrée et le solaire d'un train épicylcoïdal

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Publication number
EP4680871A1
EP4680871A1 EP24719233.9A EP24719233A EP4680871A1 EP 4680871 A1 EP4680871 A1 EP 4680871A1 EP 24719233 A EP24719233 A EP 24719233A EP 4680871 A1 EP4680871 A1 EP 4680871A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
input shaft
input
shaft
coupling
pinion
Prior art date
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Pending
Application number
EP24719233.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jonathan Jean-Pierre ROUFFET
Luc Henri Chatenet
Maxime Paul Numa Givert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP4680871A1 publication Critical patent/EP4680871A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/72—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members with axially-spaced attachments to the coupling parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/78—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members shaped as an elastic disc or flat ring, arranged perpendicular to the axis of the coupling parts, different sets of spots of the disc or ring being attached to each coupling part, e.g. Hardy couplings
    • F16D3/79—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members shaped as an elastic disc or flat ring, arranged perpendicular to the axis of the coupling parts, different sets of spots of the disc or ring being attached to each coupling part, e.g. Hardy couplings the disc or ring being metallic

Definitions

  • the present invention relates to couplings between the input pinions of mechanical reducers and the input shafts of such reducers. It relates more particularly to couplings intended for mechanical reducers of aircraft propulsion systems.
  • dual-flow turbomachines composed of a primary body of the gas turbine type and a fan driven by a turbine shaft of the primary body.
  • the new generations of these dual-flow turbomachines in particular those with a high bypass ratio, generally include a mechanical reducer to drive the fan shaft.
  • the reducer is intended to transform the relatively fast rotation speed of the turbine shaft into a slower rotation speed for the fan shaft.
  • the reducers used in such turbomachines are epicyclic gear reducers comprising a central pinion, called a sun gear, a ring gear coaxial with the sun gear, surrounding the latter, and pinions, called satellites, which are engaged between the sun gear and the ring gear and are held by a frame called a planet carrier.
  • the sun gear is rotated by the turbine shaft and the fan shaft is rotated by the planet carrier (when the reducer is in epicyclic configuration, or "planetary” in English) or by the ring gear (when the reducer is in planetary configuration, or "star” in English).
  • An objective of the invention is to enable a gas turbine shaft to be coupled to a reducer, in particular an epicyclic gear, by means of a coupling which reduces the loads transmitted to the input pinion while having a resonance frequency which is outside the operating range of the gas turbine.
  • the invention firstly relates to a coupling system comprising an input shaft extending along a longitudinal axis, an output shaft and a reducer coupling the input shaft to the output shaft, the reducer comprising an input pinion driven in rotation by the input shaft and at least partially surrounding the input shaft, in which the coupling system further comprises a device for coupling the input shaft to the input pinion, configured to allow longitudinal movement of the input shaft relative to the input pinion, the coupling device comprising two primary flexible coupling members arranged axially on either side of the input pinion, each primary flexible coupling member forming a connection between the input pinion and the input shaft, said connection allowing longitudinal translations and rotations about radial axes perpendicular to the longitudinal axis.
  • the coupling system according to the first object of the invention makes it possible to limit the impact of the longitudinal movements of the input shaft on the reducer. Indeed, during operation of the coupling system, the longitudinal movements are at least in partly absorbed by the coupling device and are therefore not fully transmitted to the input pinion. The loads supported by the input pinion are thus limited, which prevents excessive wear on the latter.
  • This primary coupling device makes it possible to decouple the management of longitudinal movements from the management of misalignments.
  • any other coupling members intended for the management of misalignments can be stiffened so that their resonance frequency is located outside the operating range of the propulsion system in which the coupling system is intended to be integrated.
  • the coupling system does not risk entering into resonance during the operation of said propulsion system.
  • connection between the input pinion and the input shaft may in particular be a connection allowing at most only longitudinal translations and rotations around axes perpendicular to the longitudinal axis;
  • each primary flexible coupling member may comprise a flexible annular structure interposed between an inner ring connected to one of the input pinion and the input shaft and an outer ring connected to the other of the input pinion and the input shaft; thus, the input pinion can move radially and longitudinally relative to the input shaft 54 and these movements are transmitted to the rings connected to the input pinion, then to the flexible ring which absorbs at least part of these movements; the movements of the input pinion relative to the flexible annular structure and therefore to the input shaft are then limited, which avoids any overload on the input pinion and therefore avoids having to increase the size of the pinion;
  • the flexible annular structure can for example be formed of a solid circular metal membrane pierced in its center; thus, each primary flexible coupling member allows good transmission of torque around the longitudinal axis and has good resistance over time;
  • the coupling device thus has a relative flexibility offering a compromise between sufficient flexibility to avoid inducing excessive overloads on the input pinion and limited flexibility to avoid entering into resonance in the operating range of the propulsion system in which the coupling system is intended to be placed;
  • the input shaft can be formed of several sections, including a proximal section around of which the input pinion is arranged, a distal section and an intermediate section interposed between the distal and proximal sections, the input shaft being able to further comprise a first and a second secondary flexible coupling members connecting the intermediate section respectively to the distal section and to the proximal section, each secondary flexible coupling member allowing longitudinal translations and rotations about axes perpendicular to the longitudinal axis; the secondary flexible coupling members make it possible to absorb part of the misalignments and/or displacements of the input shaft and are thus complementary to the primary flexible coupling members; the misalignments and/or displacements of the input shaft being compensated by all of the flexible coupling members, the flexibility of each coupling member can be limited so as to prevent them from entering into resonance in the operating range of the propulsion system in which the coupling system is placed;
  • each of the second secondary flexible coupling members only allows longitudinal translations and rotations around axes perpendicular to the longitudinal axis;
  • the input shaft may be formed in one piece;
  • the secondary flexible coupling members are then, for example, one-piece coupling members and may be formed in particular by portions of enlarged diameter of the input shaft;
  • each secondary flexible coupling member is a longitudinal shaft seal which may be a double-diaphragm or multiple-diaphragm longitudinal shaft seal;
  • the reducer may be an epicyclic gear reducer comprising a sun gear constituting the input pinion, a crown surrounding the sun gear and a plurality of satellites, carried by a planet carrier, meshing with the sun gear and the crown gear, one of the crown gear and the planet carrier being fixed and the output shaft being driven in rotation by the other of the crown gear and the planet carrier.
  • the second subject of the invention is an aircraft propulsion system comprising a gas turbine, a fan and a coupling system according to the first subject, the input shaft being driven in rotation by a turbine rotor of the gas turbine and the output shaft being movable in rotation jointly with a fan rotor.
  • a third object of the invention is an aircraft comprising the propulsion system according to the second object.
  • Figure 1 is a schematic top view of an aircraft according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a schematic view in partial section of a propulsion system of the aircraft of Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic view of a reducer of a coupling system of the propulsion system of Figure 2;
  • Figure 4 is a partial schematic perspective view of a coupling system of the propulsion system of Figure 2 according to a first embodiment of the invention
  • Figure 5 is a partial schematic and sectional view of the coupling system of Figure 4.
  • Figure 6 is a partial schematic and sectional view of a coupling system of the propulsion system of Figure 2 according to a second embodiment of the invention
  • Figure 7 is a partial schematic and sectional view of a coupling system of the propulsion system of Figure 2 according to a third embodiment of the invention.
  • the aircraft 1 shown in Figure 1 includes propulsion systems 10 for propelling it.
  • the aircraft 1 is an airplane. It comprises, in a conventional manner, a fuselage 4, a tailplane 6 and two wings 8.
  • the propulsion systems 10 are here two in number and are each housed under a respective wing 8.
  • the propulsion systems 10 are arranged along the fuselage 4, for example near the tailplane 6.
  • the aircraft 1 comprises a single propulsion system 10 or at least three propulsion systems 10.
  • One of the propulsion systems 10 is shown in Figure 2.
  • the propulsion system 1 has a main direction extending along a longitudinal axis X.
  • the propulsion system 1 comprises a fan section 2 and a primary body 3, often called a “gas generator”.
  • the blower section 2 comprises a blower 22 and a blower housing 12.
  • the blower 22 comprises a blower rotor 9.
  • the blower housing 12 surrounds the blower rotor 9.
  • the blower rotor 9 is rotatably mounted relative to the blower housing 12.
  • the fan rotor 9 comprises a fan hub 13 and fan blades 14 extending radially from the hub 13.
  • the fan blades 1 may be fixed relative to the fan hub 13 or have a variable pitch.
  • each of the fan blades 14 is pivotally mounted relative to the fan hub 13 along a pitch axis and is connected to a pitch change mechanism mounted in the propulsion system 1.
  • the pitch change mechanism makes it possible to adjust the pitch angle of the fan blades 14 according to the flight phases.
  • the fan section 2 also includes a fan stator 16 fixedly mounted on the fan casing 12.
  • the fan stator 16 includes fixed vanes 17 generally referred to as “outlet guide vanes” (or “OGV”).
  • the outlet blades 17 could have a variable pitch. If necessary, and similarly to the fan blades 14 of the fan rotor 9, the root of the outlet blades 17 is pivotally mounted along a pitch axis and is connected to a pitch change mechanism (not shown), the pitch being adjusted according to the flight phases by the pitch change mechanism.
  • the primary body 3 comprises a compressor section 18, a combustion chamber 6 and a turbine section 19.
  • the compressor section 18 comprises a low pressure compressor 4 and a high pressure compressor 5.
  • the turbine section 19 comprises a high pressure turbine 7 and a low pressure turbine 8.
  • the propulsion system 1 comprises a low pressure shaft 54 connecting the low pressure turbine 4 to the low pressure compressor 8, the low pressure shaft 54 being rotatably mounted relative to a casing 26 of the primary body 3 around the longitudinal axis X.
  • the low pressure turbine 8 drives the low pressure compressor 4 in rotation via the low pressure shaft 54.
  • the propulsion system 1 further comprises a high-pressure shaft 10 connecting the high-pressure turbine 7 to the high-pressure compressor 5, the high-pressure shaft 10 being rotatably mounted relative to the casing 26 around the longitudinal axis X.
  • the high-pressure shaft 10 is coaxial with the low-pressure shaft 54 and extends around the low-pressure shaft 54.
  • the high pressure turbine 7 drives the low pressure compressor 4 in rotation via the low pressure shaft 54.
  • an air flow F entering the propulsion system 1 passes through the fan 22 and is then divided between a primary air flow F1 and a secondary air flow F2, which circulate from upstream to downstream in the propulsion system 1.
  • the secondary air flow F2 also called the “bypass air flow”, flows in a secondary vein, around the primary body 3.
  • the secondary air flow F2 allows the periphery of the primary body 3 to be cooled and is used to generate the majority of the thrust provided by the propulsion system 1.
  • the primary air flow F1 flows in a primary vein 29 inside the primary body 3, passing successively through the compressor section 18 (low pressure compressor 4 and high pressure compressor 5), the combustion chamber 6 where it is mixed with fuel to serve as an oxidant, and the turbine section 19 (high pressure turbine 7 and low pressure turbine 8).
  • the turbomachine 10 comprises a coupling system 50 by which the low pressure turbine 8 drives the fan 22 in rotation around a longitudinal axis X.
  • the coupling system 50 comprises a reducer 52 for coupling an input shaft, which is the low pressure shaft 54, with an output shaft 56 which is the shaft driving the fan 22.
  • the reducer 52 comprises an input pinion 58 which is driven in rotation by the input shaft 54 and which at least partially surrounds the latter.
  • the reducer 52 is an epicyclic gear reducer comprising a sun gear constituting the input pinion 58, a crown 53 surrounding the sun gear 58 and a plurality of satellites 53', carried by a planet carrier, meshing with the sun gear 58 and the crown.
  • One of the crown and the planet carrier is fixed and the output shaft 56 is rotated by the other of the crown and the planet carrier.
  • the crown 53 is fixed and the output shaft 56 is therefore driven by the planet carrier.
  • the planet carrier is fixed and the output shaft 56 is then driven by the crown 53.
  • the coupling system 50 further comprises a primary coupling device 60 of the input shaft 54 to the input pinion 58.
  • This coupling device 60 is configured to allow a longitudinal and/or radial displacement of the input pinion 58 relative to the input shaft 54.
  • the coupling device 60 can absorb at least part of the unavoidable axial and/or radial displacements of the input pinion 58 relative to the input shaft 54 during operation of the propulsion system 10.
  • the loads supported by the input pinion 58 due to its displacements relative to the input shaft 54 are thus limited, which prevents excessive wear of the input pinion.
  • the input pinion 58 can thus remain properly aligned with the other gears of the reducer without creating load and/or wear on these gears.
  • the coupling device 60 comprises two primary flexible coupling members 62a and 62b arranged on either side of the input pinion 58.
  • a first primary flexible coupling member 62a is arranged upstream of the input pinion 58 and a second primary flexible coupling member 62b is arranged downstream of the input pinion 58.
  • the two primary flexible coupling members 62a and 62b together provide a sliding finger ball joint type connection between the input pinion 58 and the input shaft 54, said connection allowing longitudinal translations and rotations around radial axes perpendicular to the longitudinal axis.
  • the two primary flexible coupling members 62a and 62b deform under the effect of the displacements of the pinion 58 relative to the input shaft 54 so that the input pinion 58 undergoes less loads and therefore less risk of wear.
  • the two flexible coupling members 62a, 62b are in particular positioned around the input shaft 54 near the input pinion 58, in particular inside the reducer 52.
  • the reducer comprises an enclosure 52' in which the input pinion 58, the satellites 53' and the crown 53 are housed.
  • the enclosure 52' comprises an inlet 55 through which the input shaft 54 passes and an outlet 57 through which the output shaft 56 emerges.
  • the two flexible coupling members 62a, 62b are located between the inlet 55 and the outlet 57.
  • each primary flexible coupling member 62a, b comprises a flexible annular structure 66a, b interposed between an inner ring 70a, b and an outer ring 64a, b.
  • the inner ring 70a, 70b is here connected to the input pinion 58 and the outer ring 64a, 64b is here connected to the input shaft 54.
  • the inner ring is connected to the input shaft 54 and the outer ring is connected to the input pinion 58.
  • the flexible annular structure 66a, b by its flexibility, makes it possible to limit the transmission of the movements of the input pinion 58 to the input shaft 54. Indeed, the longitudinal and/or radial movements of the input pinion 58 which are transmitted to the inner ring 70a, b are absorbed, at least partially, by the flexible annular structure 66a, b and the transmission of these movements to the outer ring 64a, b, and therefore to the input shaft, is thus limited, or even avoided.
  • Each annular structure 66a, b is in particular a flexible annular membrane, in particular a solid circular metal membrane pierced in its center, extending between the internal ring 70a, b and the external ring 64a, b, said membrane having flexibility along the longitudinal axis X.
  • Each annular structure 66a, b thus allows good transmission of torque between the internal 70a, b and external 64a, b rings and has good resistance over time.
  • Each inner ring 70a, b is rigidly connected to the input pinion 58.
  • each inner ring 70a, b tightly surrounds the input pinion 58 and is fixed to the latter for example by means of screws.
  • each outer ring 64a, b is connected to the input shaft 54 by an annular disc 68a, b.
  • Each outer ring 64a, b allows an empty space 67a, b to be maintained between the flexible annular membrane 66a, b and the annular disk 68a, b, which contributes to the flexibility of the primary flexible coupling members 62a, b.
  • the empty spaces 67a and 67b are connected by an empty zone 71 which allows the input shaft 54 and the input pinion 58 not to be in contact with each other.
  • the drive of the input pinion 58 by the input shaft 54 is only done via the primary flexible coupling members 62a and 62b.
  • the coupling system 50 further comprises a secondary flexible coupling device 80 comprising at least one secondary flexible coupling member 82 (Fig. 5) or 82a, 82b (Fig. 6).
  • the input shaft 54 is then formed of several sections, including a proximal section 74 around which the input pinion 58 is arranged, these sections being connected by the secondary flexible coupling member 82, 82a, 82b.
  • the or each secondary flexible coupling member 82, 82a, 82b forms, between two consecutive sections of the input shaft 54, a connection which allows longitudinal translations and rotations about radial axes perpendicular to the longitudinal axis X.
  • the or each secondary flexible coupling member 82, 82a and 82b is typically formed by a longitudinal shaft seal, in particular a double membrane seal.
  • the or each secondary flexible coupling member may also be formed by another type of longitudinal shaft seal such as for example a longitudinal shaft seal with multiple membranes, or a coupling seal with metal membranes.
  • the secondary flexible coupling device 80 comprises a single secondary flexible coupling member 82 interposed between the proximal section 74 and a distal section 78 of the input shaft 54.
  • the annular disk 68a, b of each primary flexible coupling member 62a, b is then made up of a flexible annular membrane similar to that forming the annular structures 66a, b.
  • the primary flexible coupling members 62a, 62b then form, in cooperation with the secondary flexible coupling member 82, a relatively homokinetic coupling connection between the input pinion 58 and the distal section 78 of the input shaft 54 which makes it possible to absorb at least part of the misalignments of the input pinion 58 which are therefore not fully transmitted to the distal section 78.
  • the secondary flexible coupling device 80 comprises several secondary flexible coupling members 82a, 82a.
  • the input shaft 54 then comprises, in addition to the distal 78 and proximal 74 sections, an intermediate section 76 interposed between said distal 78 and proximal 74 sections.
  • This intermediate section 76 is connected to the distal section 78 by a first 82a of the secondary flexible coupling members and to the proximal section 74 by a second 82b of the secondary flexible coupling members.
  • each outer ring 64a, b of the primary flexible coupling members 62a, 62b is rigidly connected to the input shaft.
  • each disk 68a, b is rigid, and in particular has a rigidity greater than that of each flexible annular membrane 66a, b.
  • the coupling device 60 thus has a relative flexibility offering a compromise between sufficient flexibility avoiding inducing excessive overloads on the input pinion 58 but limited flexibility to avoid entering into resonance in the operating range of the propulsion system 10.
  • the secondary flexible coupling members 82a and 82b thus form a relatively homokinetic coupling connection between the proximal section 74 and the distal section 78 of the input shaft 54, which makes it possible to absorb part of the misalignments and/or displacements due to the input pinion 58 which are therefore not fully transmitted to the distal section 78.
  • the distal section 78 thus receives only a relatively small part of the misalignments and/or displacements of the input pinion 58.
  • the primary 60 and secondary 80 flexible coupling devices are thus complementary.
  • the misalignments and/or displacements of the input pinion 58 which may impact the input shaft 54 are compensated by all of the flexible coupling members 62a, 62b, 82a and 82b.
  • each coupling member 62a, 62b, 82a and 82b can be limited so as to prevent them from entering into resonance in the operating range of the propulsion system in which the coupling system 50 is placed.
  • the sections 74, 76, 78, the primary flexible coupling members 62a, 62b and the secondary flexible coupling members 82, 82a and 82b are formed from separate parts assembled, for example welded, brazed and/or screwed, to each other.
  • the input shaft 54 is formed in one piece.
  • the secondary flexible coupling members 82a and 82b are then one-piece coupling members which can be formed by widened portions of the input shaft 54. They are typically machined from the mass of the input shaft 54.
  • the input shaft 54 is continuous and does not have any interruption between the proximal 74, intermediate 76 and distal 78 sections. This variant makes it possible to simplify the production of the input shaft 54.
  • the primary coupling device 60 comprises a sleeve (or bushing) 85, separate from the input shaft 54, carrying the primary coupling members 62a, 62b.
  • the disks 68a, b are integral with this sleeve 85, which is attached around the input shaft 54, in particular around the proximal section 74.
  • the sleeve 85 is here made integral in rotation around the axis X, relative to the input shaft 54, by torque transmission splines 86.
  • the sleeve 85 is for example force-fitted around the input shaft 54.
  • an annular shoulder 88 is preferably provided, as shown, on the input shaft 54 and oriented upstream, for the abutment of the sleeve 85 during its force-fitting.
  • the primary coupling device 60 of the input shaft 54 to the input pinion 58 makes it possible to size the secondary flexible coupling members, in particular the members 82, 82a and 82b, so that their resonance frequency is located outside the operating range of the propulsion system 10.
  • the secondary flexible coupling members make it possible to absorb part of the misalignments and/or displacements of the input pinion and are thus complementary to the primary flexible coupling members.
  • the misalignments and/or displacements of the input pinion 58 of the reducer relative to the input shaft 54 are thus compensated by all of the flexible coupling members 62a, 62b, 82, 82a and 82b and the flexibility of each coupling member 62a, 62b, 82, 82a and 82b can then be limited so as to prevent them from entering into resonance in the operating range of the propulsion system in which the coupling system is placed.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un système d'accouplement (50) comprenant un arbre d'entrée (54) s'étendant suivant un axe longitudinal (X), un arbre de sortie (56) et un réducteur (52) couplant l'arbre d'entrée (54) à l'arbre de sortie (56), le réducteur (52) comportant un pignon d'entrée (58) entraîné en rotation par l'arbre d'entrée (54) et entourant au moins pour partie l'arbre d'entrée (54), dans lequel le système d'accouplement (50) comprend en outre un dispositif d'accouplement primaire (60) de l'arbre d'entrée (54) au pignon d'entrée (58), configuré pour permettre un déplacement longitudinal de l'arbre d'entrée (54) relativement au pignon d'entrée (58), le dispositif d'accouplement primaire (60) comprenant deux organes d'accouplement flexibles primaires (62a,b) disposés axialement de part et d'autre du pignon d'entrée (58), chaque organe d'accouplement flexible primaire (62a,b) formant une liaison entre le pignon d'entrée (58) et l'arbre d'entrée (54), ladite liaison autorisant les translations longitudinales et les rotations autour d'axes radiaux perpendiculaires à l'axe longitudinal.

Description

TITRE : SYSTEME D’ACCOUPLEMENT ENTRE L’ARBRE D’ENTREE ET LE SOLAIRE D’UN TRAIN EPICYLCOÏDAL
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention concerne les accouplements entre les pignons d’entrée de réducteurs mécaniques et les arbres d’entrée de tels réducteurs. Elle concerne plus particulièrement les accouplements destinés aux réducteurs mécaniques de systèmes propulsifs pour aéronef.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
On connaît différents types de systèmes propulsifs pour aéronef, dont notamment les turbomachines à double flux, composées d’un corps primaire de type turbine à gaz et d’une soufflante (aussi appelée fan) entraînée par un arbre de turbine du corps primaire. Les nouvelles générations de ces turbomachines à double flux, notamment celles ayant un haut taux de dilution, comportent généralement un réducteur mécanique pour entraîner l’arbre de la soufflante. De manière usuelle, le réducteur a pour but de transformer la vitesse de rotation, relativement rapide, de l’arbre de turbine en une vitesse de rotation plus lente pour l’arbre de soufflante.
Le plus souvent, les réducteurs employés dans de telles turbomachines sont des réducteurs à train épicycloïdal (« epicyclic geartrain » en anglais) comprenant un pignon central, appelé solaire, une couronne coaxiale au solaire, entourant ce dernier, et des pignons, appelés satellites, qui sont en prise entre le solaire et la couronne et sont maintenus par un châssis appelé porte-satellites. Classiquement, le solaire est entraîné en rotation par l’arbre de turbine et l’arbre de soufflante est entraîné en rotation par le porte-satellites (lorsque le réducteur est configuration épicycloïdale, ou « planetary » en anglais) ou par la couronne (lorsque le réducteur est en configuration planétaire, ou « star » en anglais).
Pour un fonctionnement optimal d’une telle turbomachine, les différents éléments qui sont reliés par un arbre doivent être parfaitement alignés entre eux et avec ledit arbre. Un désalignement trop important d’un arbre par rapport aux éléments auquel il est relié peut causer des dommages sur l’arbre en lui-même, pouvant aller jusqu’à la rupture de ce dernier, ou sur les éléments reliés à l’arbre qui peuvent s’user rapidement, notamment en raison de frottements. Cependant, un certain degré de désalignement, pouvant être horizontal et/ou vertical, et de déplacements axiaux au niveau d’un arbre étant inévitables, il est connu de positionner sur l’arbre un ou plusieurs dispositifs d’accouplement flexible. Ainsi, il est connu de positionner sur l’arbre de turbine, entre le palier amont et le réducteur, des dispositifs d’accouplement flexibles destinés à éviter que le désalignement entre le palier amont et le réducteur ne cause de dommages ou d’usure au niveau de l’arbre, de la turbine basse pression et/ou du réducteur, en particulier du solaire.
Ces dispositifs d’accouplement flexibles doivent répondre à des contraintes antagonistes. D'une part, ils doivent être suffisamment flexibles pour ne pas induire de surcharge excessive au niveau de la denture du solaire. D’autre part, ils doivent être suffisamment raides pour ne pas entrer en résonnance dans la plage de fonctionnement de la turbomachine.
Or, dans l’objectif de réduire la consommation de telles turbomachines, on cherche à minimiser l’encombrement des réducteurs tout en maximisant leur rapport de réduction, ce qui entraîne une réduction du niveau de charge pouvant être supporté par le solaire. Dans ces conditions, il devient de plus en plus difficile de dimensionner les dispositifs d’accouplement flexibles de sorte qu’ils puissent satisfaire à la double contrainte précitée.
EXPOSE DE L’INVENTION
Un objectif de l’invention est de permettre de coupler un arbre de turbine à gaz à un réducteur, notamment à train épicycloïdal, au moyen d’un accouplement qui réduise les charges transmises au pignon d’entrée tout en présentant une fréquence de résonnance qui se trouve hors de la plage de fonctionnement de la turbine à gaz.
A cet effet, l’invention a pour premier objet un système d’accouplement comprenant un arbre d’entrée s’étendant suivant un axe longitudinal, un arbre de sortie et un réducteur couplant l’arbre d’entrée à l’arbre de sortie, le réducteur comportant un pignon d’entrée entraîné en rotation par l’arbre d’entrée et entourant au moins pour partie l’arbre d’entrée, dans lequel le système d’accouplement comprend en outre un dispositif d’accouplement de l’arbre d’entrée au pignon d’entrée, configuré pour permettre un déplacement longitudinal de l’arbre d’entrée relativement au pignon d’entrée, le dispositif d’accouplement comprenant deux organes d’accouplement flexibles primaires disposés axialement de part et d’autre du pignon d’entrée, chaque organe d’accouplement flexible primaire formant une liaison entre le pignon d’entrée et l’arbre d’entrée, ladite liaison autorisant les translations longitudinales et les rotations autour d’axes radiaux perpendiculaires à l’axe longitudinal.
Le système d’accouplement selon le premier objet de l’invention permet de limiter l’impact des déplacements longitudinaux de l’arbre d’entrée sur le réducteur. En effet, lors du fonctionnement du système d’accouplement, les déplacements longitudinaux sont au moins en partie absorbés par le dispositif d’accouplement et ne sont donc pas intégralement transmis au pignon d’entrée. Les charges supportées par le pignon d’entrée sont ainsi limitées ce qui évite une usure trop importante de ce dernier.
Ce dispositif d’accouplement primaire permet de découpler la gestion des déplacements longitudinaux de la gestion des désalignements. Ainsi, les éventuels autres organes d’accouplement destinés à la gestion des désalignements peuvent être raidis de sorte que leur fréquence de résonnance soit située hors de la plage de fonctionnement du système propulsif dans lequel le système d’accouplement est destiné à être intégré. Ainsi, le système d’accouplement ne risque pas d’entrer en résonnance lors du fonctionnement dudit système propulsif.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention pouvant être pris seuls ou en combinaison :
- la liaison entre le pignon d’entrée et l’arbre d’entrée peut notamment être une liaison n’autorisant au plus que les translations longitudinales et les rotations autour d’axes perpendiculaires à l’axe longitudinal ;
- chaque organe d’accouplement flexible primaire peut comprendre une structure annulaire souple interposée entre une bague interne reliée à l’un du pignon d’entrée et de l’arbre d’entrée et une bague externe reliée à l’autre du pignon d’entrée et de l’arbre d’entrée ; ainsi, le pignon d’entrée peut se déplacer radialement et longitudinalement par rapport à l’arbre d’entrée 54 et ces déplacements sont transmis aux bagues reliées au pignon d’entrée, puis à l’anneau souple qui absorbe au moins une partie de ces déplacements ; les déplacements du pignon d’entrée par rapport à la structure annulaire souple et donc à l’arbre d’entrée sont alors limités, ce qui évite toute surcharge sur le pignon d’entrée et évite donc d’avoir à augmenter la taille du pignon ;
- la structure annulaire souple peut par exemple être formée d’une membrane circulaire métallique pleine percée en son centre ; ainsi, chaque organe d’accouplement flexible primaire permet une bonne transmission du couple autour de l’axe longitudinal et présente une bonne tenue dans le temps ;
- la bague interne est reliée de manière rigide à l’un du pignon d’entrée et de l’arbre d’entrée, et la bague externe est reliée de manière rigide à l’autre du pignon d’entrée et de l’arbre d’entrée ; le dispositif d’accouplement possède ainsi une souplesse relative offrant un compromis entre une souplesse suffisante pour éviter d’induire des surcharges excessives sur le pignon d’entrée et une souplesse limitée pour éviter d’entrer en résonnance dans la plage de fonctionnement du système propulsif dans lequel le système d’accouplement est destiné à être placé ;
- l’arbre d’entrée peut être formé de plusieurs tronçons, dont un tronçon proximal autour duquel est agencé le pignon d’entrée, un tronçon distal et un tronçon intermédiaire interposé entre les tronçons distal et proximal, l’arbre d’entrée pouvant comprendre en outre un premier et un deuxième organes d’accouplement flexible secondaires reliant le tronçon intermédiaire respectivement au tronçon distal et au tronçon proximal, chaque organe d’accouplement flexible secondaire autorisant les translations longitudinales et les rotations autour d’axes perpendiculaires à l’axe longitudinal ; les organes d’accouplement flexible secondaires permettent d’absorber une partie des désalignements et/ou déplacements de l’arbre d’entrée et sont ainsi complémentaires des organes d’accouplements flexibles primaires ; les désalignements et/ou déplacements de l’arbre d’entrée étant compensés par l’ensemble des organes d’accouplement flexibles, la souplesse de chaque organe d’accouplement peut être limitée de façon à éviter qu’ils n’entrent en résonnance dans la plage de fonctionnement du système propulsif dans lequel le système d’accouplement est placé ;
- chacun des deuxième organes d’accouplement flexible secondaires n’autorise que les translations longitudinales et les rotations autour d’axes perpendiculaires à l’axe longitudinal ;
- l’arbre d’entrée peut être formé d’une pièce ; les organes d’accouplement flexibles secondaires sont alors par exemple des organes d’accouplement monobloc et peuvent être formés notamment par des portions de diamètre élargi de l’arbre d’entrée ;
- chaque organe d’accouplement flexible secondaire est un joint d’arbre longitudinal pouvant être un joint d’arbre longitudinal à double membrane ou à membranes multiples ; et
- le réducteur peut être un réducteur à train épicycloïdal comportant un solaire constituant le pignon d’entrée, une couronne entourant le solaire et une pluralité de satellites, portés par un porte-satellites, en prise avec le solaire et la couronne, l’un de la couronne et du porte-satellites étant fixe et l’arbre de sortie étant entraîné en rotation par l’autre de la couronne et du porte-satellites.
L’invention a pour deuxième objet un système propulsif pour aéronef comportant une turbine à gaz, une soufflante et un système d’accouplement selon le premier objet, l’arbre d’entrée étant entraîné en rotation par un rotor de turbine de la turbine à gaz et l’arbre de sortie étant mobile en rotation conjointement avec un rotor de soufflante.
Un troisième objet de l’invention est un aéronef comprenant le système propulsif selon le deuxième objet. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
[Fig. 1 ] la figure 1 est une vue schématique de dessus d’un aéronef selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig. 2] la figure 2 est une vue schématique en coupe partielle d’un système propulsif de l’aéronef de la figure 1 ;
[Fig. 3] la figure 3 est une vue schématique d’un réducteur d’un système d’accouplement du système propulsif de la figure 2 ;
[Fig. 4] la figure 4 est une vue schématique partielle en perspective d’un système d’accouplement du système propulsif de la figure 2 selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
[Fig. 5] la figure 5 est une vue schématique partielle et en coupe du système d’accouplement de la figure 4 ;
[Fig. 6] la figure 6 est une vue schématique partielle et en coupe d’un système d’accouplement du système propulsif de la figure 2 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
[Fig. 7] la figure 7 est une vue schématique partielle et en coupe d’un système d’accouplement du système propulsif de la figure 2 selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN EXEMPLE DE REALISATION
L’aéronef 1 représenté sur la Figure 1 comprend des systèmes propulsifs 10 pour le propulser.
Dans l’exemple représenté, l’aéronef 1 est un avion. Celui-ci comprend, de manière classique, un fuselage 4, un empennage 6 et deux ailes 8. Les systèmes propulsifs 10 sont ici au nombre de deux et sont chacun logés sous une aile 8 respective. En variante (non représentée), les systèmes propulsifs 10 sont disposés le long du fuselage 4, par exemple à proximité de l’empennage 6. En variante encore (également non représentée), l’aéronef 1 comprend un seul système propulsif 10 ou au moins trois systèmes propulsifs 10.
L’un des systèmes propulsifs 10 est représenté sur la Figure 2.
Sur la figure 2, le système propulsif 1 présente une direction principale s’étendant selon un axe longitudinal X. Le système propulsif 1 comprend une section de soufflante 2 et un corps primaire 3, souvent appelé « générateur de gaz ». La section de soufflante 2 comprend une soufflante 22 et un carter de soufflante 12. La soufflante 22 comprend un rotor de soufflante 9. Le carter de soufflante 12 entoure le rotor de soufflante 9. Le rotor de soufflante 9 est monté rotatif par rapport au carter de soufflante 12.
Le rotor de soufflante 9 comprend un moyeu de soufflante 13 et des aubes de soufflante 14 s’étendant radialement à partir du moyeu 13. Les aubes de soufflante 1 peuvent être fixes par rapport au moyeu de soufflante 13 ou présenter un calage variable. Dans ce dernier cas, chacune des aubes de soufflante 14 est montée pivotante par rapport au moyeu de soufflante 13 suivant un axe de calage et est reliée à un mécanisme de changement de pas monté dans le système propulsif 1. Le mécanisme de changement de pas permet d’ajuster l’angle de calage des aubes de soufflante 14 en fonction des phases de vol.
Dans cet exemple, la section de soufflante 2 comprend également un stator de soufflante 16 monté fixe sur le carter de soufflante 12. Le stator de soufflante 16 comprend des aubes fixes 17 généralement dénommées « aubes de sortie » (ou « OGV », pour « Outlet Guide Vane » en anglais).
Alternativement, les aubes de sortie 17 pourraient présenter un calage variable. Le cas échéant, et de manière similaire aux aubes de soufflante 14 du rotor de soufflante 9, le pied des aubes de sortie 17 est monté pivotant suivant un axe de calage et est relié à un mécanisme de changement de pas (non-représenté), le calage étant ajusté en fonction des phases de vol par le mécanisme de changement de pas.
Le corps primaire 3 comprend une section de compresseur 18, une chambre de combustion 6 et une section de turbine 19.
La section de compresseur 18 comprend un compresseur basse pression 4 et un compresseur haute pression 5.
La section de turbine 19 comprend une turbine haute pression 7 et une turbine basse pression 8.
Le système propulsif 1 comprend un arbre basse pression 54 reliant la turbine basse pression 4 au compresseur basse pression 8, l’arbre basse pression 54 étant monté rotatif par rapport à un carter 26 du corps primaire 3 autour de l’axe longitudinal X.
Lorsque le système propulsif 1 est en fonctionnement, la turbine basse pression 8 entraine en rotation le compresseur basse pression 4 par le biais de l’arbre basse pression 54.
Le système propulsif 1 comprend en outre un arbre haute pression 10 reliant la turbine haute pression 7 au compresseur haute pression 5, l’arbre haute pression 10 étant monté rotatif par rapport au carter 26 autour de l’axe longitudinal X. L’arbre haute pression 10 est coaxial avec l’arbre basse pression 54 et s’étend autour de l’arbre basse pression 54.
Lorsque le système propulsif 1 est en fonctionnement, la turbine haute pression 7 entraine en rotation le compresseur basse pression 4 par le biais de l’arbre basse pression 54. Lorsque le système propulsif est en fonctionnement, un flux d’air F entrant dans le système propulsif 1 traverse la soufflante 22 puis est divisé entre un flux d’air primaire F1 et un flux d’air secondaire F2, qui circulent d’amont en aval dans le système propulsif 1.
Le flux d’air secondaire F2, appelé également « flux d’air de dérivation », s’écoule dans une veine secondaire, autour du corps primaire 3. Le flux d’air secondaire F2 permet de refroidir la périphérie du corps primaire 3 et sert à générer la majeure partie de la poussée fournie par le système propulsif 1 .
Le flux d’air primaire F1 s’écoule dans une veine primaire 29 à l’intérieur du corps primaire 3, en passant successivement à travers la section de compresseur 18 (compresseur basse pression 4 et compresseur haute pression 5), la chambre de combustion 6 où il est mélangé avec du carburant pour servir de comburant, et la section de turbine 19 (turbine haute pression 7 et turbine basse pression 8).
Par ailleurs, la turbomachine 10 comporte un système d’accouplement 50 par lequel la turbine basse pression 8 entraine la soufflante 22 en rotation autour d’un axe X longitudinal.
Le système d’accouplement 50 comprend un réducteur 52 permettant de coupler un arbre d’entrée, qui est l’arbre basse pression 54, avec un arbre de sortie 56 qui est l’arbre entraînant la soufflante 22.
En référence à la figure 3, le réducteur 52 comporte un pignon d’entrée 58 qui est entraîné en rotation par l’arbre d’entrée 54 et qui entoure au moins en partie ce dernier.
De préférence, le réducteur 52 est un réducteur à train épicycloïdal comportant un solaire constituant le pignon d’entrée 58, une couronne 53 entourant le solaire 58 et une pluralité de satellites 53’, portés par un porte-satellites, en prise avec le solaire 58 et la couronne. L’un de la couronne et du porte-satellites est fixe et l’arbre de sortie 56 est entraîné en rotation par l’autre de la couronne et du porte-satellites. Dans l’exemple représenté, la couronne 53 est fixe et l’arbre de sortie 56 est donc entraîné par le porte-satellite. En variante non représentée, le porte-satellites est fixe et l’arbre de sortie 56 est alors entraîné par la couronne 53.
En référence aux figures 4 à 7, le système d’accouplement 50 comporte en outre un dispositif d’accouplement primaire 60 de l’arbre d’entrée 54 au pignon d’entrée 58.
Ce dispositif d’accouplement 60 est configuré pour permettre un déplacement longitudinal et/ou radial du pignon d’entrée 58 relativement à l’arbre d’entrée 54. Ainsi, le dispositif d’accouplement 60 peut absorber au moins une partie des déplacements axiaux et/ou radiaux inévitables du pignon d’entrée 58 par rapport à l’arbre d’entrée 54 lors du fonctionnement du système propulsif 10. Les charges supportées par le pignon d’entrée 58 en raison de ses déplacements par rapport à l’arbre d’entrée 54 sont ainsi limitées ce qui évite une usure trop importante du pignon d’entrée. Le pignon d’entrée 58 peut ainsi rester correctement aligné avec les autres pignons du réducteur sans créer de charge et/ou d’usure sur ces engrenages.
Le dispositif d’accouplement 60 comprend deux organes d’accouplement flexibles primaires 62a et 62b disposés de part et d’autre du pignon d’entrée 58. En particulier, un premier organe d’accouplement flexible primaire 62a est disposée en amont du pignon d’entrée 58 et un deuxième organe d’accouplement flexible primaire 62b est disposé en aval du pignon d’entrée 58.
Les deux organes d’accouplement flexibles primaires 62a et 62b réalisent ensemble une liaison de type rotule à doigt glissante entre le pignon d’entrée 58 et l’arbre d’entrée 54, ladite liaison autorisant les translations longitudinales et les rotations autour d’axes radiaux perpendiculaires à l’axe longitudinal.
De cette manière, au moins une partie des déplacements longitudinaux sont absorbés grâce à la flexibilité des organes d’accouplement flexibles primaires 62a et 62b et ne sont pas transmis au pignon d’entrée 58 qui subit donc moins de charges que dans les systèmes de l’art antérieur. En particulier, les deux organes d’accouplement flexibles primaires 62a et 62b se déforment sous l’effet des déplacements du pignon 58 par rapport à l’arbre d’entrée 54 de sorte que le pignon d’entrée 58 subisse moins de charges et donc moins de risques d’usure.
Les deux organes d’accouplement flexibles 62a, 62b sont en particulier positionnés autour de l’arbre d’entrée 54 à proximité du pignon d’entrée 58, notamment à l’intérieur du réducteur 52. En particulier, comme représenté sur la figure 3, le réducteur comporte une enceinte 52’ dans laquelle sont logés le pignon d’entrée 58, les satellites 53’ et la couronne 53. L’enceinte 52’ comporte une entrée 55 par laquelle passe l’arbre d’entrée 54 et une sortie 57 par laquelle émerge l’arbre de sortie 56. Les deux organes d’accouplement flexibles 62a, 62b sont situés entre l’entrée 55 et la sortie 57.
Comme représentée sur la figure 5, chaque organe d’accouplement flexible primaire 62a, b comprend une structure annulaire souple 66a, b interposée entre une bague interne 70a, b et une bague externe 64a, b. La bague interne 70a, 70b est ici reliée au pignon d’entrée 58 et la bague externe 64a, 64b est ici reliée à l’arbre d’entrée 54. En variante, la bague interne est reliée à l’arbre d’entrée 54 et la bague externe est reliée au pignon d’entrée 58.
La structure annulaire souple 66a, b, par sa flexibilité, permet de limiter la transmission des déplacements du pignon d’entrée 58 à l’arbre d’entrée 54. En effet, les déplacements longitudinaux et/ou radiaux du pignon d’entrée 58 qui sont transmis à la bague interne 70a, b sont absorbés, au moins partiellement, par la structure annulaire souple 66a, b et la transmission de ces déplacements à la bague externe 64a, b, et donc à l’arbre d’entrée, est ainsi limitée, voire évitée. Chaque structure annulaire 66a, b est notamment une membrane annulaire souple, en particulier une membrane circulaire métallique pleine percée en son centre, s’étendant entre la bague interne 70a, b et la bague externe 64a, b, ladite membrane possédant une flexibilité selon l’axe longitudinal X. Chaque structure annulaire 66a, b permet ainsi une bonne transmission du couple entre les bagues interne 70a, b et externe 64a, b et présente une bonne tenue dans le temps.
Chaque bague interne 70a, b est reliée de manière rigide au pignon d’entrée 58. Par exemple, chaque bague interne 70a, b entoure étroitement le pignon d’entrée 58 et est fixée à ce dernier par exemple au moyen de vis.
Par ailleurs, chaque bague externe 64a, b est reliée à l’arbre d’entrée 54 par un disque annulaire 68a, b.
Chaque bague externe 64a, b permet de maintenir un espace vide 67a, b entre la membrane annulaire souple 66a, b et le disque annulaire 68a, b, ce qui contribue à la flexibilité des organes d’accouplement flexible primaires 62a, b. Les espaces vides 67a et 67b sont reliés par une zone vide 71 qui permet à l’arbre d’entrée 54 et au pignon d’entrée 58 ne pas être en contact l’un de l’autre. Ainsi, l’entrainement du pignon d’entrée 58 par l’arbre d’entrée 54 ne se fait que par l’intermédiaire des organes d’accouplement flexibles primaires 62a et 62b.
Ici, le système d’accouplement 50 comprend encore un dispositif d’accouplement flexible secondaire 80 comportant au moins un organe d’accouplement flexible secondaire 82 (Fig. 5) ou 82a, 82b (Fig. 6). L’arbre d’entrée 54 est alors formé de plusieurs tronçons, dont un tronçon proximal 74 autour duquel est agencé le pignon d’entrée 58, ces tronçons étant reliés par l’organe d’accouplement flexible secondaire 82, 82a, 82b. Le ou chaque organe d’accouplement flexible secondaire 82, 82a, 82b forme, entre deux tronçons consécutifs de l’arbre d’entrée 54, une liaison qui autorise les translations longitudinales et les rotations autour d’axes radiaux perpendiculaires à l’axe longitudinal X.
A cet effet, le ou chaque organe d’accouplement flexible secondaire 82, 82a et 82b, également appelé fleeter, est typiquement formé par un joint d’arbre longitudinal, notamment à double membrane. Le ou chaque organe d’accouplement flexible secondaire peut également être formé par un autre type de joint d’arbre longitudinal comme par exemple un joint d’arbre longitudinal à membranes multiples, ou un joint d’accouplement à membranes métalliques.
Dans un premier mode de réalisation, représenté sur les figures 4 et 5, le dispositif d’accouplement flexible secondaire 80 comporte un organe d’accouplement flexible secondaire 82 unique interposé entre le tronçon proximal 74 et un tronçon distal 78 de l’arbre d’entrée 54. Le disque annulaire 68a, b de chaque organe d’accouplement flexible primaire 62a, b est alors constitué d’une membrane annulaire souple similaire à celle formant les structures annulaires 66a, b. Les organes d’accouplement flexibles primaires 62a, 62b forment alors, en coopération avec l’organe d’accouplement flexible secondaire 82, une liaison d’accouplement relativement homocinétique entre le pignon d’entrée 58 et le tronçon distal 78 de l’arbre d’entrée 54 qui permet d’absorber au moins une partie des désalignements du pignon d’entrée 58 qui ne sont donc pas intégralement transmis au tronçon distal 78.
Dans un deuxième et un troisième modes de réalisation, représentés aux Figures 6 et 7, le dispositif d’accouplement flexible secondaire 80 comporte plusieurs organes d’accouplement flexible secondaire 82a, 82a. L’arbre d’entrée 54 comprend alors, en plus des tronçons distal 78 et proximal 74, un tronçon intermédiaire 76 interposé entre lesdits tronçons distal 78 et proximal 74. Ce tronçon intermédiaire 76 est relié au tronçon distal 78 par un premier 82a des organes d’accouplement flexibles secondaires et au tronçon proximal 74 par un deuxième 82b des organes d’accouplement flexibles secondaires.
Par ailleurs, chaque bague externe 64a, b des organes d’accouplement flexibles primaires 62a, 62b est reliée de manière rigide à l’arbre d’entrée. À cet effet, chaque disque 68a, b est rigide, et possède notamment une rigidité supérieure à celle de chaque membrane annulaire souple 66a, b. Le dispositif d’accouplement 60 possède ainsi une souplesse relative offrant un compromis entre une souplesse suffisante évitant d’induire des surcharges excessives sur le pignon d’entrée 58 mais une souplesse limitée pour éviter d’entrer en résonnance dans la plage de fonctionnement du système propulsif 10.
Les organes d’accouplement flexibles secondaires 82a et 82b forment ainsi une liaison d’accouplement relativement homocinétique entre le tronçon proximal 74 et le tronçon distal 78 de l’arbre d’entrée 54, laquelle permet d’absorber une partie des désalignements et/ou déplacements dus au pignon d’entrée 58 qui ne sont donc pas intégralement transmis au tronçon distal 78. Le tronçon distal 78 ne reçoit ainsi qu’une partie relativement minime des désalignements et/ou déplacements du pignon d’entrée 58. Les dispositifs d’accouplement flexible primaire 60 et secondaire 80 sont ainsi complémentaires. Avantageusement, les désalignements et/ou déplacements du pignon d’entrée 58 pouvant impacter l’arbre d’entrée 54 sont compensés par l’ensemble des organes d’accouplement flexibles 62a, 62b, 82a et 82b. Par ailleurs, le pignon d’entrée subit alors moins de charges. Ainsi, la souplesse de chaque organe d’accouplement 62a, 62b, 82a et 82b peut être limitée de façon à éviter qu’ils n’entrent en résonnance dans la plage de fonctionnement du système propulsif dans lequel le système d’accouplement 50 est placé.
Dans les premier et deuxième modes de réalisation, représentés sur les figures 4 à 6, les tronçons 74, 76, 78, les organes d’accouplement flexibles primaires 62a, 62b et les organes d’accouplement flexibles secondaires 82, 82a et 82b sont formés de pièces distinctes assemblées, par exemple soudées, brasées et/ou vissées, les unes aux autres. Dans le troisième mode de réalisation, représenté sur la figure 7, l’arbre d’entrée 54 est formé d’une pièce. Les organes d’accouplement flexibles secondaires 82a et 82b sont alors des organes d’accouplement monobloc qui peuvent être formés par des portions élargies de l’arbre d’entrée 54. Ils sont typiquement usinés dans la masse de l’arbre d’entrée 54. Selon ce troisième mode de réalisation, l’arbre d’entrée 54 est continu et ne comporte pas d’interruption entre les tronçons proximal 74, intermédiaire 76 et distal 78. Cette variante permet de simplifier la réalisation de l’arbre d’entrée 54.
Par ailleurs, dans le troisième mode de réalisation, le dispositif d’accouplement primaire 60 comprend un manchon (ou douille) 85, distinct de l’arbre d’entrée 54, portant les organes d’accouplement primaire 62a, 62b. Les disques 68a, b sont solidaires de ce manchon 85, qui est rapporté autour de l’arbre d’entrée 54, en particulier autour du tronçon proximal 74. Le manchon 85 est ici rendu solidaire en rotation autour de l’axe X, relativement à l’arbre d’entrée 54, par des cannelures 86 de transmission du couple. Le manchon 85 est par exemple monté en force autour de l’arbre d’entrée 54. Dans ce cas, il est de préférence prévu, comme représenté, un épaulement annulaire 88 ménagé sur l’arbre d’entrée 54 et orienté vers l’amont, pour la mise en butée du manchon 85 lors de son montage en force.
Avantageusement, le dispositif d’accouplement primaire 60 de l’arbre d’entrée 54 au pignon d’entrée 58 permet de dimensionner les organes d’accouplement flexibles secondaires, notamment les organes 82, 82a et 82b, de sorte que leur fréquence de résonnance soit située hors de la plage de fonctionnement du système propulsif 10. En effet, les organes d’accouplement flexible secondaires permettent d’absorber une partie des désalignements et/ou déplacements du pignon d’entrée et sont ainsi complémentaires des organes d’accouplements flexibles primaires. Les désalignements et/ou déplacements de du pignon d’entrée 58 du réducteur par rapport à l’arbre d’entrée 54 sont ainsi compensés par l’ensemble des organes d’accouplement flexibles 62a, 62b, 82, 82a et 82b et la souplesse de chaque organe d’accouplement 62a, 62b, 82, 82a et 82b peut être alors limitée de façon à éviter qu’ils n’entrent en résonnance dans la plage de fonctionnement du système propulsif dans lequel le système d’accouplement est placé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d’accouplement (50) comprenant un arbre d’entrée (54) s’étendant suivant un axe longitudinal (X), un arbre de sortie (56) et un réducteur (52) couplant l’arbre d’entrée (54) à l’arbre de sortie (56), le réducteur (52) comportant un pignon d’entrée (58) entraîné en rotation par l’arbre d’entrée (54) et entourant au moins pour partie l’arbre d’entrée (54), dans lequel le système d’accouplement (50) comprend en outre un dispositif d’accouplement primaire (60) de l’arbre d’entrée (54) au pignon d’entrée (58), configuré pour permettre un déplacement longitudinal de l’arbre d’entrée (54) relativement au pignon d’entrée (58), le dispositif d’accouplement primaire (60) comprenant deux organes d’accouplement flexibles primaires (62a, b) disposés axialement de part et d’autre du pignon d’entrée (58), chaque organe d’accouplement flexible primaire (62a, b) formant une liaison entre le pignon d’entrée (58) et l’arbre d’entrée (54), ladite liaison autorisant les translations longitudinales et les rotations autour d’axes radiaux perpendiculaires à l’axe longitudinal.
2. Système d’accouplement selon la revendication 1 , dans lequel la liaison entre le pignon d’entrée (58) et l’arbre d’entrée (54) est une liaison n’autorisant au plus que les translations longitudinales et les rotations autour d’axes perpendiculaires à l’axe longitudinal.
3. Système d’accouplement selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque organe d’accouplement flexible primaire (62a, b) comprend une structure annulaire souple (66a, b) interposée entre une bague interne (70a, b) reliée à l’un du pignon d’entrée (58) et de l’arbre d’entrée (54) et une bague externe (64a, b) reliée à l’autre du pignon d’entrée (58) et de l’arbre d’entrée (54).
4. Système d’accouplement selon la revendication 3, dans lequel la bague interne (70a, b) est reliée de manière rigide à l’un du pignon d’entrée et de l’arbre d’entrée, et la bague externe (64a, b) est reliée de manière rigide à l’autre du pignon d’entrée et de l’arbre d’entrée.
5. Système d’accouplement selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’arbre d’entrée (54) est formé de plusieurs tronçons, dont un tronçon proximal (74) autour duquel est agencé le pignon d’entrée (58), un tronçon distal (78) et un tronçon intermédiaire (76) interposé entre les tronçons distal (78) et proximal (74), l’arbre d’entrée (54) comprenant en outre un dispositif d’accouplement flexible secondaire (80) comprenant un premier et un deuxième organes d’accouplement flexible secondaires (82a, 82b) reliant le tronçon intermédiaire (76) respectivement au tronçon distal (78) et au tronçon proximal (74), chaque organe d’accouplement flexible secondaire (82a, 82b ) autorisant les translations longitudinales et les rotations autour d’axes perpendiculaires à l’axe longitudinal et en particulier n’autorisant que lesdites translations et rotations.
6. Système d’accouplement selon la revendication 5, dans lequel l’arbre d’entrée (54) est formé d’une pièce.
7. Système d’accouplement selon la revendication 5, dans lequel chacun des organes d’accouplement flexible secondaires (82, 82a, 82b) est choisi parmi un joint d’arbre longitudinal, pouvant être un joint d’arbre longitudinal à double membrane ou à membranes multiples.
8. Système d’accouplement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réducteur (52) est un réducteur à train épicycloïdal comportant un solaire constituant le pignon d’entrée (58), une couronne entourant le solaire (58) et une pluralité de satellites, portés par un porte-satellites, en prise avec le solaire (58) et la couronne, l’un de la couronne et du porte-satellites étant fixe et l’arbre de sortie (56) étant entraîné en rotation par l’autre de la couronne et du porte-satellites.
9. Système propulsif (10) pour aéronef comportant une turbine à gaz, une soufflante (12) et un système d’accouplement (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, l’arbre d’entrée (54) étant entraîné en rotation par un rotor de turbine de la turbine à gaz (38) et l’arbre de sortie (56) étant mobile en rotation conjointement avec un rotor de la soufflante.
10. Aéronef comprenant au moins un système propulsif (10) selon la revendication 9.
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