FR3025780A1 - Train de roulage - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un train de roulage, comprenant : - une structure porteuse (10), - deux roues (14) d'axes (16) parallèles, - un moteur d'entrainement (20) d'au moins une des roues, fixé à la structure porteuse, entre les deux roues. Selon l'invention, le moteur (20) est électrique et possède un axe d'entrainement sensiblement perpendiculaire aux axes (16) des roues (14), lequel moteur entraine un étage de renvoi d'angle (24), d'axe (16) parallèle aux axes des roues, lequel étage de renvoi d'angle entraine un étage de réduction de vitesse (22), lequel étage de réduction de vitesse entraine en rotation au moins l'une des roues (14), lesdits étages de renvoi d'angle (24) et de réduction (22) étant également agencés entre les deux roues.

Description

Train de roulage L'invention concerne un train de roulage, en particulier pour un aéronef. Un tel train comprend de façon générale deux roues alignées disposées de part et d'autre d'une structure porteuse, bloquées en translation par cette structure porteuse mais libres en rotation autour de leurs axes. Le type de train dont il est ici question comprend également un moteur prévu pour entrainer en rotation au moins une des roues du train. Il pourra donc s'agir d'un train d'entrainement. Il est à noter qu'un train peut comprendre plus de deux roues, disposées généralement par paires symétriques de chaque côté de la structure porteuse. La structure porteuse comprend en outre généralement une jambe de liaison à l'aéronef, cette dernière s'étendant sensiblement vers l'extérieur de l'axe des roues. Les trains de roulage de la technique connue possèdent un moteur, classiquement thermique, dont l'axe d'entrainement est aligné avec l'axe de rotation des roues. Un tel moteur est maintenu sur la structure porteuse entre les deux roues du train et entraine un arbre relié aux roues. Or, les dernières évolutions techniques incitent à l'utilisation d'un moteur électrique pour l'entrainement des roues. Cependant, l'intégration de ces moteurs électriques sur le train est une nouvelle problématique qui ne peut trouver de solution dans les configurations actuelles des trains, car les dimensions et le mode de fonctionnement des moteurs électriques sont différents de ceux des moteurs utilisés dans l'art antérieur. L'invention a donc pour objet de proposer une intégration fonctionnelle d'un moteur électrique sur un train de roulage que l'on pourra typiquement trouver sur un aéronef. Elle propose à cet effet un train de roulage, comprenant : - une structure porteuse, - deux roues d'axes parallèles, agencées fixement en translation de part et d'autre de la structure porteuse, et librement en rotation autour de leurs axes, 3025780 2 - un moteur d'entrainement d'au moins une des roues, fixé à la structure porteuse, entre les deux roues, caractérisé en ce que le moteur est électrique et possède un axe d'entrainement sensiblement perpendiculaire aux axes des roues, lequel 5 moteur entraine un étage de renvoi d'angle, d'axe parallèle aux axes des roues, lequel étage de renvoi d'angle entraine un étage de réduction de vitesse, d'axe parallèle aux axes des roues, lequel étage de réduction de vitesse entraine en rotation au moins l'une des roues, lesdits étages de renvoi d'angle et de réduction de vitesse étant également agencés entre les 10 deux roues. On parle particulièrement ici d'un train d'aéronef comportant des roues utilisées dans l'aéronautique. La structure porteuse pourra par exemple comprendre une jambe de liaison à l'aéronef, cette jambe s'étendant vers l'extérieur par rapport aux axes des roues.

15 L'invention proposée ci-dessus part de la constatation qu'il est nécessaire, si l'on désire utiliser un moteur électrique pour entrainer un train de roulage, d'incorporer également à ce train un étage de réduction de la vitesse d'entrainement du moteur à une vitesse adaptée au roulage des roues du train. Or d'après les conceptions connues, on chercherait à 20 monter tous les éléments d'entrainement, y compris le moteur, linéairement le long d'un axe parallèle aux axes des roues, et entre les roues. On s'est aperçu que les marges dimensionnelles imposées par un train d'aéronef, en particulier l'écartement des roues, et les dimensions d'un moteur électrique assez puissant pour assurer leur roulage, et d'un 25 réducteur de vitesse adapté à la vitesse de roulage, rendent très difficile voire impossible une telle intégration du moteur similaire à celle de l'art antérieur. L'écartement des roues n'est en effet pas suffisant pour y faire tenir linéairement le moteur électrique et l'étage de réduction de vitesse nécessaires tout en assurant une fiabilité suffisante à ce dernier.

30 C'est pourquoi l'invention propose d'agencer l'axe d'entrainement du moteur électrique perpendiculairement aux axes des roues, et de relier ce 3 0 2 5 7 8 0 3 moteur à l'étage de réduction par l'intermédiaire d'un renvoi d'angle. Ainsi, le moteur n'est plus relié linéairement avec l'étage de réduction de vitesse le long des axes des roues, mais le long d'une direction sensiblement perpendiculaire aux axes des roues. Il est donc évident que dans cette 5 configuration l'ensemble moteur et étage de réduction de vitesse occupe une dimension moindre le long des axes des roues, et peut donc s'intégrer facilement entre les roues. De plus, dans une optique de maintenance du moteur, ce dernier, pour être démonté, doit disposer d'une marge de déplacement libre dans 10 sa direction d'engagement avec l'étage de réduction. On vient bien que dans le cadre de l'invention, le moteur pourra simplement être retiré dans une direction perpendiculaire aux axes des roues, alors que dans une configuration du type de l'art antérieur, il aurait été nécessaire de retirer une des roues avant de pouvoir démonter le moteur de l'étage de 15 réduction. L'encombrement gagné grâce à l'invention peut en outre être mis à profit pour fournir un moteur ou un étage de réduction plus volumineux, et par la même plus robuste et/ou plus efficace. Typiquement, l'écartement entre les deux roues du train est compris 20 entre 425 mm et 475 mm, et plus particulièrement d'environ 450 mm, la dimension du moteur, le long de son axe d'entrainement, est comprise entre 225 mm et 275 mm, et plus particulièrement d'environ 250 mm, et le diamètre des roues est compris entre 1100 mm et 1600 mm. Nous avons ici affaire aux dimensions d'un train de roulage 25 particulièrement efficace en termes de fonctionnement lorsqu'il est configuré selon l'architecture présentée plus haut. Ces dimensions correspondent en outre à celles d'un train classique d'aéronef. Le moteur sera de préférence agencé verticalement au-dessus de l'étage de réduction, afin que lors du montage, on puisse appuyer le moteur 30 sur l'étage de réduction déjà monté. Le moteur sera donc dans ce cas en appui contre la jambe de liaison à l'aéronef.

302 5 780 4 Par ailleurs, le train de roulage comprend préférentiellement deux freins ; le moteur, l'étage de renvoi d'angle et l'étage de réduction de vitesse étant agencés entre lesdits deux freins montés chacun sur une des roues et entre les roues, chaque frein possédant une dimension, dans la 5 direction de l'axe des roues, comprise entre 25 mm et 75 mm, et plus particulièrement d'environ 50 mm. On voit ici encore plus l'intérêt de l'invention, alors que les freins peuvent ajouter encore plus à l'encombrement entre les deux roues. En présence de freins, et au vu des dimensions déjà indiquées plus haut, une 10 architecture similaire à celle de l'art antérieur n'aurait pu convenir à l'entrainement du train. Avantageusement, l'étage de renvoi d'angle est formé d'une roue conique d'axe parallèle aux axes des roues, en prise avec le moteur équipé d'un pignon conique. La roue conique est donc engrainée à sa périphérie 15 par le pignon conique du moteur. Le moteur et la roue conique forment donc dans ce cas un couple conique, et dans un mode optimal, la roue conique est directement en prise en rotation, et alignée, avec l'étage de réduction de vitesse, selon une direction parallèle aux axes des roues.

20 L'étage de renvoi d'angle formé de la roue conique permet donc bien de transmettre l'entrainement du moteur en rotation dans la direction axiale des roues. Dans une configuration particulière, la roue conique fait également office de réducteur de vitesse, par exemple en formant l'engrenage de la 25 roue conique de diamètre plus grand que l'engrenage du pignon conique du moteur. On gagne ainsi en réduction de vitesse sans pour autant devoir ajouter un nouvel étage d'entrainement au train. Préférentiellement, l'étage de réduction de vitesse comprend un train épicycloïdal en prise par son pignon planétaire avec l'étage de renvoi 30 d'angle, c'est-à-dire la roue conique dans le cas décrit ci-dessus, et configuré selon une architecture planétaire ou épicycloïdale.

3025780 5 On choisit un train épicycloïdal pour l'étage de réduction de vitesse pour son efficacité et sa compacité. En fonction de mode de fonctionnement sélectionné (architecture planétaire ou épicycloïdale), on obtiendra une réduction de vitesse différente.

5 Pour rappel, en architecture planétaire, on fixe le porte-satellites et la sortie d'entrainement se fait par la couronne, et en architecture épicycloïdale, on fixe la couronne et la sortie d'entrainement se fait par le porte-satellites. La sortie du train épicycloïdal sera donc en prise avec au moins une 10 des roues du train de roulage. Dans un autre cas de figure adapté à l'invention, l'étage de réduction de vitesse comprend un réducteur droit. Ce réducteur droit est introduit dans le train de roulage soit en plus du train épicycloïdal, soit exclusivement dans l'étage de réduction. Cette dernière solution, bien 15 qu'envisageable, correspond à priori moins aux besoins de réduction de vitesse de l'entrainement d'un moteur électrique, que le train épicycloïdal, mais reste complètement adaptée à l'architecture proposée. Eventuellement, un second moteur, ou un accessoire, d'axe d'entrainement sensiblement perpendiculaire aux axes des roues, est relié 20 en entrainement à l'étage de renvoi d'angle. On voit bien que cette configuration est possible car on dispose de toute la périphérie autour de l'étage de réduction, selon une direction parallèle aux axes des roues, pour coopérer avec l'étage de renvoi d'angle et coopérer donc en entrainement avec l'engrenage décrit. En fonction des 25 besoins en puissance motrice, on pourra donc agencer un deuxième moteur entrainant l'étage de renvoi d'angle. Dans un autre cas, si l'on désire entrainer un accessoire du train afin de permettre son fonctionnement (par exemple un éclairage), on pourra aussi l'agencer en périphérie de l'étage de renvoi d'angle, et il sera alors entrainé par le(s) 30 moteur(s) électrique(s). Préférentiellement, le moteur électrique possède une puissance 3025780 6 supérieure à 20 kW. C'est une puissance que l'on estime nécessaire pour entrainer le roulage du train et de l'aéronef qu'il supporte le cas échéant. Cette puissance implique en partie les dimensions du moteur qui ont été évoquées plus haut.

5 Selon une réalisation particulière, les étages de renvoi d'angle et de réduction de vitesse possèdent un système de lubrification par bain d'huile. Le moteur électrique pourra en outre posséder un système de lubrification par graissage. Lorsqu'un système de lubrification par bain d'huile est utilisé pour les 10 étages de renvoi d'angle et de réduction, l'architecture proposée par l'invention offre un avantage supplémentaire. En effet, selon l'art antérieur, qui aurait incité à aligner le moteur et l'étage de réduction le long d'une direction parallèle aux axes des roues, et dans une position du train relevée sur le côté (qui correspond à une position de vol de l'aéronef), où les axes 15 des roues sont verticaux, l'huile servant à lubrifier l'étage de réduction aurait pu couler dans le moteur, par gravité, au travers de la liaison entre ces éléments, ce qui aurait nui au bon fonctionnement de l'entrainement du train. Grâce à l'invention, dans la position du train relevée, le moteur ne 20 peut plus se trouver au-dessous de l'étage de réduction de vitesse mais à côté sur le plan horizontal. L'huile ne coule donc plus de l'un à l'autre dans cette position. L'invention concerne plus particulièrement un train de roulage selon la description faite ci-dessus, lorsque ce train est spécifiquement destiné à 25 un aéronef. L'invention concerne enfin un aéronef comprenant un train de roulage tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la 30 description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : 3025780 7 - La figure 1 est une vue de face d'un train de roulage selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de face d'un train de roulage non fonctionnel, dans une architecture qui correspond à celle utilisée dans l'art 5 antérieur ; - la figure 3 est un schéma cinématique de la figure 1 ; - la figure 4 est un schéma d'une réalisation optionnelle de l'invention ; - la figure 5 est une vue schématique du système de lubrification du train de roulage selon l'invention, dans une position déployée ; et 10 - la figure 6 est une vue schématique du système de lubrification du train de roulage selon l'invention, dans une position relevée. La figure 1 représente donc un train de roulage réalisé selon l'invention. Le train de roulage est ici composé d'une structure porteuse 10, comprenant notamment un bras de liaison 12 à un aéronef. Deux roues 14, 15 symétriques et alignées selon leurs axes 16, sont disposées et maintenues de part et d'autre et aux extrémités horizontales de la structure porteuse 10. Les roues 14 disposent seulement d'une liberté en rotation autour de leur axe 16 commun. La jambe de liaison 12 s'étend vers l'extérieur de la structure porteuse par rapport à l'axe 16 des roues, et est agencée 20 sensiblement au milieu des deux roues 14. Des freins 18 sont accolés aux roues 14, du côté de la structure porteuse 10, et fixes par rapport à cette structure porteuse 10. Pour correspondre à un train d'aéronef classique, les roues 14 possèdent un diamètre compris entre 1100 mm et 1600 mm, et plus 25 particulièrement d'environ 1350 mm. L'écartement entre les roues étant compris entre 425 mm et 475 mm, et l'épaisseur des freins dans la direction de l'axe 16 étant comprise entre 25 mm et 75 mm, on dispose d'un espacement horizontal, entre les freins 18, pour intégrer le système d'entrainement, de dimension comprise entre 275 mm et 425 mm.

30 Enfin d'entrainer en roulage le train, on a donc cherché à agencer entre les roues 14 et les freins 18 un moteur électrique 20 de manière 3025780 8 optimale. L'utilisation d'un moteur électrique 20 implique l'utilisation d'un étage de réduction de vitesse 22 afin de réduire la vitesse élevée en sortie du moteur électrique 20 jusqu'à une vitesse plus faible adaptée au roulage du train.

5 L'espacement horizontal disponible indiqué ci-dessus est relativement petit quand on veut intégrer entre les roues un moteur électrique d'une puissance nécessaire, c'est-à-dire typiquement supérieure à 20kW, et l'étage de réduction de vitesse 22 évoqué, pour faire rouler le train. En effet, le type de moteur électrique approprié au train de roulage 10 possède typiquement une dimension le long de son axe d'entrainement comprise entre 225 mm et 275 mm. Comme on peut voir sur la figure, on a donc intégré l'étage de réduction de vitesse 22 autour d'un axe parallèle à l'axe 16 des roues 14, entre les roues 14, et on a agencé le moteur électrique 20 dans un 15 alignement vertical au-dessus de l'étage de réduction 22, toujours entre les roues 14. L'axe d'entrainement du moteur est vertical et entraine l'étage de réduction 22 par l'intermédiaire d'un étage de renvoi d'angle 24, de même axe que l'étage de réduction. L'étage de renvoi d'angle 24 et l'étage de réduction 22 sont intégrés au sein d'un même bloc de transmission 26. En 20 sortie du bloc de transmission 26, et donc de l'étage de réduction 22, un pignon droit denté 28 est en prise et engrène une roue droite dentée 30 fixe avec une des roues 14. La roue dentée 30 étant plus grande que le pignon denté 28, on a ici un étage de réduction droit supplémentaire. La figure 2 présente le cas de figure où l'on aurait essayé de suivre 25 les préceptes de l'art antérieur en agençant l'axe d'entrainement du moteur 20 parallèle à l'axe 16 des roues. On voit bien que l'ensemble composé du même moteur électrique 20 et du même étage de réduction 22 n'aurait pas pu tenir entre les deux roues 14 du train, même sans la présence d'un étage de renvoi d'angle.

30 En correspondance avec l'architecture décrite à la figure 1, la figure 3 décrit le schéma cinématique d'entrainement des roues 14 par le moteur 3025780 9 électrique 20. Le moteur 20 est donc orienté verticalement, c'est-à-dire que son axe d'entrainement est vertical. Il conviendra à l'invention que son axe soit au minimum sensiblement perpendiculaire à l'axe 16 des roues 14. L'arbre 5 du moteur est solidaire par son axe à un pignon conique 32. Le pignon conique 32 est en prise à sa périphérie dentée avec la périphérie dentée d'une roue conique 34 d'axe horizontal parallèle à l'axe 16 des roues, et de diamètre plus grand que celui dudit pignon conique 32. Le renvoi d'angle 24 permis par le couple conique engrené pignon 32 / roue 34 fait donc 10 aussi office de réducteur. La roue conique 34 est solidaire par son axe à un pignon planétaire 38 d'un train épicycloïdal ou planétaire 36 utilisé pour l'étage de réduction de vitesse 22. Le train épicycloïdal 36 comprend donc également un porte-satellites 40 et une couronne 42. Dans l'exemple représenté, on a fixé le 15 porte-satellites 40 et utilisé comme sortie la couronne 42, bien que le contraire eusse été possible et fonctionnel. La sortie du train épicycloïdal est reliée par son axe au pignon droit 28 de sortie qui engrène la roue 14. La figure 4 montre que la configuration décrite ci-dessus autorise aisément à mettre en prise sur la périphérie de la roue conique 34 un autre 20 élément 44, que ce soit un autre moteur utilisé pour augmenter la puissance d'entrainement du train de roulage, ou un accessoire alimenté en rotation par le moteur 20. Les figures 5 et 6 illustrent un avantage induit par l'invention décrite ci-dessus. Alors que la figure 5 montre le train de roulage en position 25 déployée, c'est-à-dire avec l'axe 16 des roues 14 horizontal, la figure 6 montre le train de roulage en position relevée, avec l'axe 16 des roues 14 vertical. La position relevée correspond à la position du train de roulage lorsqu'il est rentré dans un aéronef en phase de vol. Le bas des figures correspond bien entendu au bas du référentiel terrestre.

30 Alors que le moteur 20 est lubrifié par graissage, le bloc de transmission 26, qui comprend le pignon conique 32 de sortie du moteur, la 3025780 10 roue conique 34 de renvoi d'angle et le train épicycloïdal 36, est lubrifié par un bain d'huile 46. En position déployée, le moteur 20 est relié par son arbre au niveau de la partie supérieure et centrale du bloc de transmission 26. Ainsi, l'huile 46 se trouve en bas du bloc de transmission 26, et l'arbre 5 de transmission du moteur possédant en outre des moyens dynamiques d'étanchéité, le moteur en marche, l'huile ne peut passer du bloc de transmission 26 au moteur 20. En position relevée, le moteur 20 ne tourne plus, et se retrouve aligné horizontalement avec le bloc de transmission 26. Comme la liaison 10 entre ces derniers est au niveau d'une partie centrale du bloc de transmission 26, l'huile 46 de lubrification du bloc de transmission coule un bas du bloc de transmission et n'atteint pas le niveau de la liaison avec le moteur. L'huile ne peut donc pas encore passer du bloc de transmission 26 au moteur 20 dans cette position relevée.

15 Selon l'enseignement de l'art antérieur, le moteur se serait au contraire retrouvé au-dessous du bloc de transmission en position relevée. L'huile aurait donc eu de grandes chances de couler au travers de la liaison moteur/bloc de transmission par gravité, ce qui est évidemment indésirable.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Train de roulage, comprenant : - une structure porteuse (10), - deux roues (14) d'axes (16) parallèles, agencées fixement en translation de part et d'autre de la structure porteuse, et librement en rotation autour de leurs axes, - un moteur d'entrainement (20) d'au moins une des roues, fixé à la structure porteuse, entre les deux roues, caractérisé en ce que le moteur (20) est électrique et possède un axe d'entrainement sensiblement perpendiculaire aux axes (16) des roues (14), lequel moteur entraine un étage de renvoi d'angle (24), d'axe (16) parallèle aux axes des roues, lequel étage de renvoi d'angle entraine un étage de réduction de vitesse (22), d'axe (16) parallèle aux axes des roues, lequel étage de réduction de vitesse entraine en rotation au moins l'une des roues (14), lesdits étages de renvoi d'angle (24) et de réduction (22) étant également agencés entre les deux roues.
2. 2. Train de roulage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écartement entre les deux roues (14) du train est compris entre 425 mm et 20 475 mm, et la dimension du moteur (20), le long de son axe d'entrainement, est comprise entre 225 mm et 275 mm.
3. 3. Train de roulage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux freins (18), le moteur (20), l'étage de renvoi d'angle (24) et l'étage de réduction de vitesse (22) étant agencés entre 25 lesdits deux freins montés chacun sur une des roues et entre les roues, chaque frein (18) possédant une dimension, dans la direction de l'axe des roues, comprise entre 25 mm et 75 mm.
4. 4. Train de roulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étage de renvoi d'angle (24) est formé d'une roue 30 conique (34) d'axe parallèle aux axes des roues (14), en prise avec le moteur (20) équipé d'un pignon conique (32).
5. 5. Train de roulage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la roue conique (34) fait également office de réducteur de vitesse.
6. 6. Train de roulage selon l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que l'étage de réduction de vitesse (22) comprend un train épicycloïdal (36) en prise par son pignon planétaire (38) avec l'étage de renvoi d'angle (24), et configuré selon une architecture planétaire ou épicycloïdale.
7. 7. Train de roulage selon l'une des revendications précédentes, 10 caractérisé en ce que l'étage de réduction de vitesse (22) comprend un réducteur droit.
8. 8. Train de roulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un second moteur, ou un accessoire (44), d'axe d'entrainement sensiblement perpendiculaire aux axes des roues (14), est 15 relié en entrainement à l'étage de renvoi d'angle (24).
9. 9. Train de roulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique (20) possède une puissance supérieure à 20 kW.
10. 10. Train de roulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique (20) possède un système de lubrification par graissage, et en ce que les étages de renvoi d'angle (24) et de réduction de vitesse (22) possèdent un système de lubrification par bain d'huile.
11. 11. Train de roulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est destiné à un aéronef.