FR3105812A1

FR3105812A1 - Nested gear train with two sun gears

Info

Publication number: FR3105812A1
Application number: FR1915706A
Authority: FR
Inventors: Bertrand Sevagen
Original assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Current assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2021-07-02
Anticipated expiration: 2039-12-30
Also published as: FR3105812B1

Abstract

La présente invention concerne un train d’engrenages pour un moto-réducteur d’aéronef, le train d’engrenages comprenant :- une couronne (2) comprenant une denture intérieure (a1),- un arbre (30) s’étendant à l’intérieur de la couronne (2) le long d’une direction (D) et mobile en rotation par rapport à la couronne (2) autour de ladite direction, l’arbre (30) portant un premier pignon solaire (3a),- une pluralité de satellites (4) disposés radialement entre l’arbre (30) et la couronne (2), chaque satellite de la pluralité de satellites (4) étant configuré pour engrener avec la denture intérieure (a1) et avec le premier pignon solaire (3a),- un deuxième pignon solaire (5) mobile en rotation par rapport à la couronne (2) autour de ladite direction (D), chaque satellite de la pluralité de satellites (4) étant configuré pour engrener avec le deuxième pignon solaire (5). Figure pour l’abrégé : Fig. 2 FIGURESThe present invention relates to a gear train for an aircraft geared motor, the gear train comprising:- a ring gear (2) comprising internal toothing (a1),- a shaft (30) extending at the inside the crown (2) along a direction (D) and rotatable relative to the crown (2) around said direction, the shaft (30) carrying a first sun gear (3a),- a plurality of planet gears (4) arranged radially between the shaft (30) and the ring gear (2), each planet gear of the plurality of planet gears (4) being configured to mesh with the internal toothing (a1) and with the first sun gear (3a), - a second sun gear (5) movable in rotation relative to the crown (2) around said direction (D), each satellite of the plurality of satellites (4) being configured to mesh with the second sun gear (5). Figure for the abstract: Fig. 2 FIGURES

Description

Interlocking gear train with two sun gears

DOMAINE DE L'INVENTIONFIELD OF THE INVENTION

La présente invention appartient au domaine technique des dispositifs de transmission de vitesse dans un aéronef, par exemple dans un hélicoptère. L’invention se rapporte en particulier à un train d’engrenages pour un aéronef, à un ensemble de trains d’engrenages comprenant un tel train d’engrenages, et à un moteur d’aéronef comprenant un tel train d’engrenages.The present invention belongs to the technical field of speed transmission devices in an aircraft, for example in a helicopter. The invention relates in particular to a gear train for an aircraft, to a set of gear trains comprising such a gear train, and to an aircraft engine comprising such a gear train.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

Le rotor d’un moteur électrique d’aéronef, par exemple d’un moteur d’hélicoptère, atteint un régime de rotation très élevé par rapport au stator dudit moteur. Ce régime peut dépasser plusieurs milliers de tours par minute. Des éléments mécaniques pouvant être mis en mouvement par le moteur comprennent des surfaces de vol de l’aéronef, des clapets, des ouvertures de soute…The rotor of an aircraft electric motor, for example a helicopter engine, reaches a very high rotational speed relative to the stator of said engine. This speed can exceed several thousand revolutions per minute. Mechanical elements that can be set in motion by the engine include aircraft flight surfaces, valves, cargo bay openings, etc.

Une réduction de vitesse à partir de la vitesse de rotation du rotor moteur est indispensable à l’actionnement de certains de ces éléments. Un rapport de réduction prédéterminé est attendu entre la vitesse de rotation du rotor moteur (régime moteur) et la vitesse de rotation d’une «sortie petite vitesse».A reduction in speed from the rotational speed of the motor rotor is essential for the actuation of some of these elements. A predetermined reduction ratio is expected between the rotational speed of the motor rotor (engine speed) and the rotational speed of a “low speed output”.

Parmi les dispositifs de réduction de vitesse de l’état de la technique, les trains épicycloïdaux comportent une couronne à denture intérieure associée à un pignon solaire unique, et à des satellites portés par un porte-satellites. Le porte-satellites est configuré pour entrer en rotation par rapport au pignon solaire et par rapport à la couronne.Among the state-of-the-art speed reduction devices, planetary gear sets comprise a ring gear with internal teeth associated with a single sun gear, and satellites carried by a planet carrier. The planet carrier is configured to enter into rotation relative to the sun gear and relative to the crown.

On connaît par ailleurs des trains épicycloïdaux comportant deux pignons solaires, associés là encore à des satellites portés par un porte-satellites.Also known are planetary gear sets comprising two sun gears, again associated with satellites carried by a planet carrier.

Le rapport de réduction réalisé par un train d’engrenages épicycloïdal dépend du nombre de dents des dentures des différents éléments rotatifs.The reduction ratio achieved by an epicyclic gear train depends on the number of teeth of the teeth of the various rotating elements.

Les trains épicycloïdaux sont toutefois généralement limités en capacité de charge, du fait de la tenue mécanique limitée des paliers de guidage des satellites. La fatigue en pression de contact sur certains engrènements du train épicycloïdal limite encore davantage la capacité de charge.Planetary gear sets are however generally limited in load capacity, due to the limited mechanical strength of the guide bearings of the satellites. The contact pressure fatigue on some planetary gear meshes further limits the load capacity.

Un autre inconvénient des trains épicycloïdaux connus est que le rapport de réduction de ces trains est généralement limité à environ 10 du fait des conditions de non-interférence entre les satellites du train. Le besoin de réduction étant généralement supérieur à un rapport de réduction de 10, le réducteur comporte alors plusieurs étages et donc un grand nombre de pièces, ce qui tend à augmenter le taux de panne et l’encombrement du réducteur.Another disadvantage of known epicyclic gear trains is that the reduction ratio of these gear trains is generally limited to approximately 10 due to the conditions of non-interference between the satellites of the train. The need for reduction being generally greater than a reduction ratio of 10, the reducer then comprises several stages and therefore a large number of parts, which tends to increase the failure rate and the size of the reducer.

Pour pallier les limites relevées ci-avant des trains épicycloïdaux, des trains d’engrenages dits «imbriqués» ont été mis au point. Un train imbriqué est directement agencé à l’intérieur du moteur électrique, par exemple au sein d’un espace creux de forme tubulaire ménagé à l’intérieur du stator. En outre, le porte-satellites sur lequel sont montés les satellites peut avantageusement être supprimé. Une augmentation du nombre de satellites est ainsi rendue possible.To overcome the limitations noted above of planetary gear sets, so-called "interleaved" gear sets have been developed. An interleaved train is arranged directly inside the electric motor, for example within a hollow space of tubular shape formed inside the stator. In addition, the planet carrier on which the satellites are mounted can advantageously be eliminated. An increase in the number of satellites is thus made possible.

Les performances de tels trains imbriqués en termes de couple maximal transmissible sont plus satisfaisantes que les performances des trains épicycloïdaux. De plus, la charge appliquée sur les engrènements entre le pignon solaire et les satellites est moindre que dans un train épicycloïdal, ce qui optimise la capacité de charge.The performances of such nested trains in terms of maximum transmissible torque are more satisfactory than the performances of epicyclic trains. In addition, the load applied to the meshes between the sun gear and the satellites is less than in an epicyclic gear train, which optimizes the load capacity.

Cependant, pour des utilisations où des rapports de réduction de vitesse dépassant plusieurs dizaines sont requis, le rendement d’un train d’engrenages imbriqué ne donne pas entière satisfaction.However, for uses where speed reduction ratios exceeding several tens are required, the performance of an interleaved gear train is not entirely satisfactory.

Pour atteindre les rapports de réduction de vitesse nécessaires dans les hélicoptères, il est connu d’utiliser deux trains d’engrenages en série. Un premier train est typiquement disposé en sortie d’un moteur électrique et forme un «étage intermédiaire», puis un deuxième train applique un rapport de réduction, compris par exemple entre 40 et 60, sur une sortie du premier train.To achieve the necessary gear reduction ratios in helicopters, it is known to use two gear trains in series. A first train is typically placed at the output of an electric motor and forms an "intermediate stage", then a second train applies a reduction ratio, for example between 40 and 60, on an output of the first train.

Les performances exigées en termes de transmission de couple sont moins strictes pour le train formant l’étage intermédiaire que pour le deuxième train qui débouche sur la sortie petite vitesse.The performance required in terms of torque transmission is less strict for the train forming the intermediate stage than for the second train which leads to the low speed output.

En revanche, la complexité mécanique et l’encombrement des trains d’engrenages utilisés au niveau d’un «étage intermédiaire» doivent être réduits au maximum.On the other hand, the mechanical complexity and bulk of the gear trains used at an “intermediate stage” must be kept to a minimum.

Pour ces raisons, les architectures existantes de trains d’engrenages de type épicycloïdal ou de type imbriqué ne donnent pas entière satisfaction.For these reasons, the existing architectures of gear trains of the epicyclic type or of the nested type are not entirely satisfactory.

DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTIONGENERAL DESCRIPTION OF THE INVENTION

Il existe ainsi un besoin pour un train d’engrenages de réduction de vitesse pour motoréducteur d’aéronef dont l’encombrement est réduit.There is thus a need for a speed reduction gear train for an aircraft geared motor whose bulk is reduced.

On cherche à tirer parti au maximum de l’espace disponible au niveau du moteur en amont d’une sortie petite vitesse, et éventuellement en amont d’un train d’engrenages supplémentaire débouchant sur la sortie petite vitesse.The aim is to make the most of the space available at the level of the motor upstream of a low speed output, and possibly upstream of an additional gear train leading to the low speed output.

Le train d’engrenages recherché doit pouvoir réaliser un rapport de réduction suffisant pour atteindre, en série avec un éventuel train d’engrenages supplémentaire débouchant sur la sortie petite vitesse, un rapport de réduction typiquement supérieur à 500.The desired gear train must be able to achieve a reduction ratio sufficient to achieve, in series with any additional gear train leading to the low speed output, a reduction ratio typically greater than 500.

L’invention concerne à ce titre, selon un premier aspect, un train d’engrenages pour un motoréducteur d’aéronef, le train d’engrenages comprenant :
- une couronne comprenant une denture intérieure,
- un arbre s’étendant à l’intérieur de la couronne le long d’une direction et mobile en rotation par rapport à la couronne autour de ladite direction, l’arbre portant un premier pignon solaire,
- une pluralité de satellites disposés radialement entre l’arbre et la couronne, chaque satellite de la pluralité de satellites étant configuré pour engrener avec la denture intérieure et avec le premier pignon solaire,
- un deuxième pignon solaire mobile en rotation par rapport à la couronne autour de ladite direction, chaque satellite de la pluralité de satellites étant configuré pour engrener avec le deuxième pignon solaire.The invention relates in this respect, according to a first aspect, to a gear train for an aircraft gear motor, the gear train comprising:
- a crown comprising internal teeth,
- a shaft extending inside the crown along one direction and rotatable relative to the crown around said direction, the shaft carrying a first sun gear,
- a plurality of satellites arranged radially between the shaft and the crown, each satellite of the plurality of satellites being configured to mesh with the internal toothing and with the first sun gear,
- a second sun gear mobile in rotation with respect to the crown around said direction, each satellite of the plurality of satellites being configured to mesh with the second sun gear.

Le train d’engrenages de l’invention présente un faible encombrement selon une direction radiale et selon une direction axiale, ces deux directions étant repérées par rapport à l’axe de rotation de la couronne.The gear train of the invention has a small footprint in a radial direction and in an axial direction, these two directions being marked with respect to the axis of rotation of the crown.

En effet, contrairement aux trains imbriqués de l’état de la technique qui comportent généralement deux couronnes, une deuxième couronne peut ici être omise du train d’engrenages de l’invention.Indeed, unlike the nested trains of the state of the art which generally comprise two crowns, a second crown can here be omitted from the gear train of the invention.

Notamment, le train d’engrenages de l’invention peut avantageusement être imbriqué dans un creux d’un moteur électrique d’aéronef.In particular, the gear train of the invention can advantageously be nested in a recess of an aircraft electric motor.

Par exemple, pour un moteur de type «brushless», selon la terminologie anglosaxonne courante, le stator est creux et la couronne du train d’engrenages de l’invention peut être agencée attenante au rotor, de sorte que la couronne est entraînée par ledit rotor au cours du fonctionnement du moteur brushless.For example, for a motor of the "brushless" type, according to common English terminology, the stator is hollow and the crown of the gear train of the invention can be arranged adjacent to the rotor, so that the crown is driven by said rotor during operation of the brushless motor.

Grâce à une telle configuration, on profite de l’espace généralement disponible dans une structure standard de moteur creux d’aéronef, notamment dans une structure de moteur «brushless».By virtue of such a configuration, advantage is taken of the space generally available in a standard hollow aircraft engine structure, in particular in a “brushless” engine structure.

De plus, l’architecture mécanique générale du train d’engrenages de l’invention est simple. Les risques de défaillance mécanique du train d’engrenages sont réduits. On notera qu’il n’est notamment pas nécessaire d’équiper le train d’engrenages de l’invention d’un porte-satellites.Moreover, the general mechanical architecture of the gear train of the invention is simple. The risk of mechanical failure of the gear train is reduced. It will be noted that it is in particular not necessary to equip the gear train of the invention with a planet carrier.

Des caractéristiques optionnelles et non limitatives du train d’engrenages de l’invention sont les suivantes, prises seules ou en l’une quelconque des combinaisons techniquement possibles:Optional and non-limiting characteristics of the gear train of the invention are the following, taken alone or in any of the technically possible combinations:

- le train d’engrenages comprend en outre un boîtier, le deuxième pignon solaire étant configuré pour engrener avec des satellites secondaires d’un train d’engrenages secondaire, le train d’engrenages secondaire étant situé à l’extérieur du boîtier.- the gear train further comprises a housing, the second sun gear being configured to mesh with secondary satellites of a secondary gear train, the secondary gear train being located outside the housing.

- le premier pignon solaire est fixe par rapport au boîtier.- the first sun gear is fixed relative to the housing.

- chaque satellite de la pluralité de satellites présente une première denture de satellite et présente une deuxième denture de satellite espacée axialement de la première denture de satellite le long de ladite direction.- each satellite of the plurality of satellites has a first satellite toothing and has a second satellite toothing spaced axially from the first satellite toothing along said direction.

- la première denture de satellite et/ou la deuxième denture de satellite présente un nombre de dents compris entre 13 et 25.- the first satellite toothing and/or the second satellite toothing has a number of teeth between 13 and 25.

- la denture intérieure présente un nombre de dents compris entre 40 et 70.- the internal toothing has a number of teeth between 40 and 70.

- le train d’engrenages comprend en outre un troisième pignon solaire porté par l’arbre et solidaire en rotation avec l’arbre autour de la direction, le troisième pignon solaire étant configuré pour engrener avec chaque satellite de la pluralité de satellites.- the gear train further comprises a third sun gear carried by the shaft and integral in rotation with the shaft around the steering, the third sun gear being configured to mesh with each satellite of the plurality of satellites.

- le premier pignon solaire comprend une denture externe de premier pignon, le troisième pignon solaire comprend une denture externe supplémentaire de premier pignon, et au moins un satellite est configuré pour engrener avec la denture externe de premier pignon et avec la denture externe supplémentaire de premier pignon.- the first sun gear comprises a first pinion external toothing, the third sun pinion comprises an additional first pinion external toothing, and at least one satellite is configured to mesh with the first pinion external toothing and with the additional first pinion external toothing pinion.

- le deuxième pignon solaire comprend une denture externe de deuxième pignon, et au moins un satellite présente une deuxième denture de satellite configurée pour engrener avec la denture externe de deuxième pignon.the second sun gear comprises a second pinion external toothing, and at least one satellite has a second satellite toothing configured to mesh with the second pinion external toothing.

- le train d’engrenages comprend un anneau de retenue configuré pour limiter un effort centrifuge sur la couronne, l’anneau de retenue étant placé radialement entre la pluralité de satellites et la couronne.- the gear train includes a retaining ring configured to limit centrifugal force on the crown, the retaining ring being placed radially between the plurality of satellites and the crown.

- le train d’engrenages comprend en outre une denture allongée configurée pour empêcher un renversement d’au moins un satellite.- the gear train further comprises an elongated toothing configured to prevent reversal of at least one satellite.

Un deuxième objet de l’invention est un ensemble de trains d’engrenages pour un réducteur de vitesse de moteur d’aéronef, l’ensemble comportant un train d’engrenages tel que défini ci-avant qui comprend notamment un deuxième pignon solaire, l’ensemble comportant en outre un train d’engrenages supplémentaire comprenant une pluralité de satellites supplémentaires, le deuxième pignon solaire étant configuré pour engrener avec chacun des satellites de la pluralité de satellites supplémentaires.A second object of the invention is a set of gear trains for an aircraft engine speed reducer, the set comprising a gear train as defined above which comprises in particular a second sun gear, the the assembly further comprising an additional gear train comprising a plurality of additional planet gears, the second sun gear being configured to mesh with each of the plurality of additional planet gears.

Un avantage d’un tel ensemble de trains d’engrenages est qu’il est possible d’associer le train d’engrenages selon le premier objet de l’invention avec un train d’engrenages ayant un rapport de réduction éventuellement plus élevé, en série.An advantage of such a set of gear trains is that it is possible to associate the gear train according to the first object of the invention with a gear train having a possibly higher reduction ratio, in series.

Il est ainsi possible de profiter des bénéfices octroyés par le train d’engrenages du premier objet de l’invention, en termes de réduction de l’encombrement de l’aéronef, tout en atteignant un rapport de réduction total très élevé. L’invention est ainsi compatible avec des moteurs électriques dont le régime s’élève à plusieurs milliers de tours/minute.It is thus possible to take advantage of the benefits granted by the gear train of the first object of the invention, in terms of reducing the size of the aircraft, while achieving a very high total reduction ratio. The invention is thus compatible with electric motors whose speed amounts to several thousand rpm.

Un troisième objet de l’invention est un moteur pour un aéronef, le moteur comportant un train d’engrenages principal tel que défini ci-avant, le moteur définissant en outre une cavité, le train d’engrenages principal étant imbriqué à l’intérieur de la cavité.A third object of the invention is an engine for an aircraft, the engine comprising a main gear train as defined above, the engine further defining a cavity, the main gear train being nested inside of the cavity.

Des caractéristiques optionnelles et non limitatives du moteur d’aéronef selon ce troisième objet de l’invention sont les suivantes, prises seules ou en l’une quelconque des combinaisons techniquement possibles:Optional and non-limiting characteristics of the aircraft engine according to this third object of the invention are the following, taken alone or in any of the technically possible combinations:

- le moteur comprend en outre un stator, ainsi qu’un rotor configuré pour être mis en rotation par rapport au stator, la couronne du train d’engrenages principal étant solidaire en rotation du rotor, le premier pignon solaire du train d’engrenages principal étant solidaire en rotation du stator.- the motor further comprises a stator, as well as a rotor configured to be rotated relative to the stator, the ring gear of the main gear train being integral in rotation with the rotor, the first sun gear of the main gear train being integral in rotation with the stator.

- le deuxième pignon solaire du train d’engrenages principal tourne à vitesse réduite par rapport au rotor au cours du fonctionnement du moteur, un rapport de réduction entre une vitesse de rotation du rotor et une vitesse de rotation du deuxième pignon solaire étant compris entre 5 et 20.- the second sun gear of the main gear train rotates at reduced speed relative to the rotor during operation of the motor, a reduction ratio between a rotational speed of the rotor and a rotational speed of the second sun gear being between 5 and 20.

- le moteur comprend en outre un train d’engrenages secondaire, le train d’engrenages secondaire comprenant une pluralité de satellites secondaires, le deuxième pignon solaire du train d’engrenages principal étant configuré pour engrener avec chaque satellite secondaire, le train d’engrenages secondaire comprenant une couronne secondaire configurée pour tourner à vitesse réduite par rapport à une vitesse de rotation du rotor.- the motor further comprises a secondary gear train, the secondary gear train comprising a plurality of secondary planet wheels, the second sun gear of the main gear train being configured to mesh with each secondary planet gear, the gear train secondary comprising a secondary crown configured to rotate at a reduced speed relative to a speed of rotation of the rotor.

DESCRIPTION GENERALE DES FIGURESGENERAL DESCRIPTION OF FIGURES

D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés parmi lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which must be read in conjunction with the appended drawings, among which:

La Figure 1a est un schéma de principe d’un ensemble comportant un moteur électrique d’aéronef avec un train d’engrenages, selon un mode de réalisation. Figure 1a is a block diagram of an assembly comprising an aircraft electric motor with a gear train, according to one embodiment.

La Figure 1b est un schéma de principe d’un ensemble comportant un moteur électrique d’aéronef et deux trains d’engrenages en série débouchant sur une sortie petite vitesse, selon un autre mode de réalisation. FIG. 1b is a block diagram of an assembly comprising an aircraft electric motor and two gear trains in series leading to a low speed output, according to another embodiment.

La Figure 2 illustre schématiquement un train d’engrenages selon un mode de réalisation de l’invention, ledit train pouvant être imbriqué à l’intérieur d’un moteur électrique conforme à l’architecture de la Figure 1a ou à l’intérieur d’un moteur électrique conforme à l’architecture de la Figure 1b. Figure 2 schematically illustrates a gear train according to one embodiment of the invention, said train being able to be nested inside an electric motor conforming to the architecture of Figure 1a or inside an electric motor conforming to the architecture of Figure 1b.

La Figure 3a est une vue schématique en coupe longitudinale d’un ensemble comportant un moteur électrique et un train d’engrenages, selon un exemple. Figure 3a is a schematic view in longitudinal section of an assembly comprising an electric motor and a gear train, according to an example.

La Figure 3b est une vue schématique en coupe longitudinale d’un ensemble comportant un moteur électrique et deux trains d’engrenages en série, selon un autre exemple. Figure 3b is a schematic view in longitudinal section of an assembly comprising an electric motor and two sets of gears in series, according to another example.

DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Sur l’ensemble des figures et tout au long de la description ci-après, des éléments similaires portent des références alphanumériques identiques.In all the figures and throughout the description below, similar elements bear identical alphanumeric references.

Architecture générale de l’actionneurGeneral architecture of the actuator

LaFigure 1areprésente schématiquement l’architecture d’un moteur d’aéronef entraînant un actionneur. L’actionneur est typiquement destiné à un hélicoptère. Figure 1a schematically represents the architecture of an aircraft engine driving an actuator. The actuator is typically intended for a helicopter.

Un moteur électrique 20 et un train 1 d’engrenages sont associés et admettent une sortie dite «sortie petite vitesse» 11. Le moteur 20 et le train 1 forment ensemble un motoréducteur d’aéronef.An electric motor 20 and a train 1 of gears are associated and admit an output called "low speed output" 11. The motor 20 and the train 1 together form an aircraft gear motor.

Le moteur 20 comporte, de manière connue, un rotor 21 et un stator 22. Dans le présent exemple, au cours du fonctionnement du moteur 20, le rotor 21 tourne à l’intérieur du stator 22 autour de la direction d’extension D.The motor 20 comprises, in a known manner, a rotor 21 and a stator 22. In the present example, during the operation of the motor 20, the rotor 21 rotates inside the stator 22 around the extension direction D.

Le moteur 20 est de préférence un moteur à aimants permanents. Il s’agit par exemple d’un moteur de type sans balais ou «brushless».Motor 20 is preferably a permanent magnet motor. This is, for example, a brushless or “brushless” type motor.

Dans le présent exemple, le rotor 21 supporte des aimants permanents solidaires du rotor 21. Le stator 22, quant à lui, comporte des bobinages. Un courant électrique variable circule aux bornes des bobinages.In the present example, the rotor 21 supports permanent magnets integral with the rotor 21. The stator 22, for its part, comprises windings. A variable electric current flows across the terminals of the windings.

Au cours du fonctionnement du moteur, le champ magnétique produit par les aimants permanents interagit avec le champ des bobinages pour générer une force électromotrice qui met le rotor en mouvement. Le contrôle du signal électrique fourni aux bornes des bobinages du stator 22 permet d’exercer un couple quasi-constant sur le rotor 21.During motor operation, the magnetic field produced by the permanent magnets interacts with the field of the windings to generate an electromotive force which sets the rotor in motion. The control of the electrical signal supplied to the terminals of the windings of the stator 22 makes it possible to exert an almost constant torque on the rotor 21.

A titre d’exemple, le régime du rotor 21 peut atteindre plusieurs milliers de tours/minute, par exemple 4000 tours/minute.By way of example, the speed of the rotor 21 can reach several thousand revolutions/minute, for example 4000 revolutions/minute.

Le moteur 20 est creux, c’est-à-dire que le rotor 21 et le stator 22 ménagent, le long de leur direction d’extension D, un espace vide. L’espace vide est de préférence de forme tubulaire, afin de pouvoir disposer le train 1 dans cet espace creux.The motor 20 is hollow, that is to say that the rotor 21 and the stator 22 provide, along their direction of extension D, an empty space. The empty space is preferably of tubular shape, in order to be able to place the train 1 in this hollow space.

Le train 1 est ainsi «imbriqué» dans le moteur 20. On parle également d’une architecture «en poupée russe».Train 1 is thus “embedded” in engine 20. There is also talk of a “Russian doll” architecture.

Une architecture en poupée russe est particulièrement avantageuse, car elle optimise l’espace disponible et limite fortement l’encombrement de l’aéronef.A Russian doll architecture is particularly advantageous, because it optimizes the available space and greatly limits the size of the aircraft.

Comme il sera vu ci-après, la conception spécifique du train 1 lui permet d’être facilement imbriqué dans l’espace creux du moteur 20.As will be seen below, the specific design of train 1 allows it to be easily nested in the hollow space of engine 20.

Le train 1 remplace ainsi avantageusement un réducteur qui aurait dû être placé en sortie du moteur, à l’extérieur du moteur. Le motoréducteur ainsi réalisé présente un encombrement très faible.Train 1 thus advantageously replaces a reducer which should have been placed at the engine output, outside the engine. The geared motor thus produced has a very small footprint.

Dans le présent exemple, le train 1 remplace avantageusement une série de réducteurs qui devraient alors être chacun doté de son propre arbre de sortie, de ses paliers et de ses engrenages, dans une architecture de «moto-réducteur» à plusieurs étages.In the present example, train 1 advantageously replaces a series of reducers which should then each be provided with its own output shaft, its bearings and its gears, in a multi-stage “reducer motor” architecture.

On a représenté de façon schématique en Figure 1b un exemple alternatif de motoréducteur d’aéronef. La construction ici illustrée comporte un moteur électrique 20, un premier train 1 imbriqué dans le moteur 20, et un deuxième train 10 placé en série avec le premier train 1. Le deuxième train 10 débouche sur la sortie petite vitesse 11.Figure 1b shows schematically an alternative example of an aircraft gear motor. The construction illustrated here comprises an electric motor 20, a first train 1 nested in the motor 20, and a second train 10 placed in series with the first train 1. The second train 10 leads to the low speed output 11.

Le premier train 1 et le deuxième train 10, considérés ensemble, forment un mécanisme de réduction de vitesse placé en sortie du moteur électrique 20 et débouchant sur la sortie petite vitesse 11.The first train 1 and the second train 10, considered together, form a speed reduction mechanism placed at the output of the electric motor 20 and leading to the low speed output 11.

L’architecture illustrée sur la Figure 1b se divise ainsi en deux étages parmi lesquels, dans l’ordre en partant du moteur électrique 20 jusqu’à la sortie petite vitesse 11:
- le premier train 1 réalise un «étage intermédiaire» de réduction de vitesse, avec un rapport de réduction avantageusement compris entre 5 et 20, et encore plus préférentiellement entre 10 et 15;
- le deuxième train 10 réalise un «étage de petite vitesse», débouchant sur la sortie petite vitesse 11 et mettant en œuvre un rapport de réduction avantageusement compris entre 30 et 70, encore plus préférentiellement entre 40 et 60.The architecture illustrated in Figure 1b is thus divided into two stages among which, in order starting from the electric motor 20 to the low speed output 11:
- the first train 1 performs an "intermediate stage" of speed reduction, with a reduction ratio advantageously between 5 and 20, and even more preferably between 10 and 15;
- the second train 10 performs a "low speed stage", leading to the low speed output 11 and implementing a reduction ratio advantageously between 30 and 70, even more preferably between 40 and 60.

Le rapport de réduction total réalisé entre le rotor 21 du moteur électrique et la sortie petite vitesse 11 est ainsi compris de préférence entre 150 et 1400, par exemple entre 400 et 900.The total reduction ratio achieved between the rotor 21 of the electric motor and the low speed output 11 is thus preferably between 150 and 1400, for example between 400 and 900.

La sortie petite vitesse 11 est utilisée pour exercer une action mécanique sur un organe mobile de l’aéronef.The low speed output 11 is used to exert a mechanical action on a moving part of the aircraft.

Dans le présent exemple, la sortie petite vitesse actionne l’ouverture et/ou la fermeture d’une soute (non illustrée sur la Figure 1) de l’aéronef. On comprendra toutefois que l’architecture de la Figure 1 peut être utilisée avec les mêmes avantages pour la conception de tous autres types d’actionneurs mécaniques d’un aéronef. Il peut s’agir par exemple d’un moteur pour la commande mécanique des parties mobiles de l’aéronef, ou d’un actionneur pour un clapet.In this example, the low speed output actuates the opening and/or closing of a hold (not shown in Figure 1) of the aircraft. It will however be understood that the architecture of FIG. 1 can be used with the same advantages for the design of all other types of mechanical actuators of an aircraft. It may be, for example, a motor for the mechanical control of the moving parts of the aircraft, or an actuator for a valve.

Train d’engrenages imbriqué à deux pignons solairesInterlocking gear train with two sun gears

Nous allons décrire ci-après un train 1 utilisable dans une architecture de motoréducteur selon la Figure 1a ou dans une architecture de motoréducteur selon la Figure 1b. Un schéma de principe d’un mode de réalisation préférentiel de ce train 1 est représenté en relation à laFigure 2.We will describe below a train 1 usable in a geared motor architecture according to Figure 1a or in a geared motor architecture according to Figure 1b. A block diagram of a preferred embodiment of this train 1 is represented in relation to FIG .

Le train 1 comprend notamment une couronne 2 admettant une direction D comme axe de rotation, un premier pignon solaire 3a porté par un arbre 30 s’étendant à l’intérieur de la couronne le long de la direction D, une pluralité de satellites 4 disposés entre l’arbre 30 et la couronne 2, et un deuxième pignon solaire 5 porté par un arbre 50.The train 1 comprises in particular a crown 2 admitting a direction D as the axis of rotation, a first sun gear 3a carried by a shaft 30 extending inside the crown along the direction D, a plurality of satellites 4 arranged between the shaft 30 and the crown 2, and a second sun gear 5 carried by a shaft 50.

LaFigure 3acorrespond à une vue schématique du même train 1 en coupe longitudinale selon un plan de coupe passant par un axe D de rotation de la couronne 2. Figure 3a corresponds to a schematic view of the same train 1 in longitudinal section along a section plane passing through an axis D of rotation of the crown 2.

Dans la vue de la Figure 3a, le train 1 est placé sur la partie droite. Le premier train 1 est imbriqué dans le moteur électrique 20, qui se trouve également sur la partie droite de la figure. La Figure 3a correspond par exemple à une architecture de motoréducteur selon l’exemple de la Figure 1a.In the view of Figure 3a, train 1 is placed on the right side. The first train 1 is embedded in the electric motor 20, which is also on the right side of the figure. Figure 3a corresponds for example to a gearmotor architecture according to the example of Figure 1a.

LaFigure 3bcorrespond également à une vue schématique du même train 1 en coupe longitudinale selon un plan de coupe passant par l’axe D de rotation de la couronne 2. Figure 3b also corresponds to a schematic view of the same train 1 in longitudinal section along a section plane passing through the axis D of rotation of the crown 2.

Sur cette Figure 3b, le train 1 est monté en série avec un deuxième train 10. Le deuxième train 10 est situé sur la partie gauche de la figure. Le deuxième train 10 admet comme entrée le deuxième pignon solaire 5 du train 1, et comme sortie la sortie petite vitesse 11. La Figure 3b correspond par exemple à une architecture de motoréducteur selon l’exemple de la Figure 1b.In this Figure 3b, train 1 is connected in series with a second train 10. The second train 10 is located on the left part of the figure. The second train 10 admits as input the second sun gear 5 of train 1, and as output the low speed output 11. Figure 3b corresponds for example to a gearmotor architecture according to the example of Figure 1b.

Les éléments du train 1 – à l’exception, le cas échéant, de l’arbre 50 portant le deuxième pignon solaire 5– s’étendent à l’intérieur d’un boîtier 9 du moteur, visible sur la Figure 3a.The elements of the train 1 – with the exception, where applicable, of the shaft 50 carrying the second sun gear 5 – extend inside a casing 9 of the motor, visible in Figure 3a.

Le boîtier 9 renferme également le rotor 21 du moteur 20. Le boîtier 9 fait partie du stator 22 dudit moteur. Le boîtier 9 présente une forme générale cylindrique.Housing 9 also encloses rotor 21 of motor 20. Housing 9 forms part of stator 22 of said motor. The housing 9 has a generally cylindrical shape.

Selon l’orientation de la Figure 3a, une paroi interne de la base droite du boîtier 9 comprend un orifice central dans lequel est inséré l’arbre 30 portant le premier pignon solaire 3a du train 1.According to the orientation of Figure 3a, an internal wall of the right base of the casing 9 comprises a central orifice in which is inserted the shaft 30 carrying the first sun gear 3a of the train 1.

Une extrémité droite de l’arbre 30 est ainsi montée pivotante dans l’orifice central de la base droite du boîtier 9. L’arbre 30 peut tourner autour de l’axe D.A right end of the shaft 30 is thus pivotally mounted in the central hole of the right base of the box 9. The shaft 30 can rotate around the axis D.

L’arbre 30 s’étend à partir de la base droite du boîtier 9 et en direction de la base gauche dudit boîtier (les sens gauche et droite étant toujours donnés selon l’orientation de la Figure 3a). L’arbre 30 s’étend le long de l’axe D.The shaft 30 extends from the right base of the box 9 and in the direction of the left base of said box (the left and right directions always being given according to the orientation of Figure 3a). Shaft 30 extends along axis D.

Le premier pignon solaire 3a s’étend autour de l’arbre 30. Le premier pignon solaire 3a possède une forme annulaire.The first sun gear 3a extends around the shaft 30. The first sun gear 3a has an annular shape.

Dans toute la suite, les positions «axiales» et «radiales» sont repérées par rapport à l’axe D. Lorsqu’un élément est défini comme s’étendant radialement vers l’extérieur, cela signifie que ledit élément s’étend dans un sens d’éloignement par rapport à l’axe D.Throughout the following, the "axial" and "radial" positions are referenced with respect to the axis D. When an element is defined as extending radially outward, this means that said element extends in a direction of distance from axis D.

Ici, le premier pignon solaire 3a est à une même position axiale qu’une denture intérieure a1 de la couronne 2.Here, the first sun gear 3a is in the same axial position as an internal toothing a1 of crown 2.

Le premier pignon solaire 3a présente une denture ca1 comprenant une série de dents.The first sun gear 3a has a toothing ca1 comprising a series of teeth.

De manière préférentielle, les dents de la denture ca1 du premier pignon solaire 3a présentent un profil en développante de cercle. Un avantage du profil en développante de cercle est de réaliser une transmission de puissance homocinétique, en l’occurrence entre le premier pignon solaire 3a et les satellites 4.Preferably, the teeth of the toothing ca1 of the first sun gear 3a have an involute profile. One advantage of the involute profile is to achieve homokinetic power transmission, in this case between the first sun gear 3a and the satellites 4.

Par ailleurs, la denture ca1 est droite dans le présent exemple.Furthermore, the toothing ca1 is straight in the present example.

De façon optionnelle, la denture ca1 du premier pignon solaire 3a comprend plusieurs séries de dents séparées axialement, par exemple deux séries de dents. En alternative, la denture ca1 du premier pignon solaire 3a a un unique tronçon axial.Optionally, the toothing ca1 of the first sun gear 3a comprises several series of teeth separated axially, for example two series of teeth. Alternatively, the toothing ca1 of the first sun gear 3a has a single axial section.

Dans un cas d’utilisation possible du train 1, le premier pignon solaire 3a est maintenu fixe par rapport au boîtier 9. La couronne 2 et les satellites 4 sont mobiles en rotation autour d’une direction parallèle à l’axe D, par rapport au premier pignon solaire 3a.In a case of possible use of the train 1, the first sun gear 3a is kept fixed relative to the housing 9. The crown 2 and the satellites 4 are rotatable around a direction parallel to the axis D, relative to the first sun gear 3a.

De manière avantageuse et optionnelle, le train 1 comporte un pignon solaire (ci-après désigné troisième pignon solaire 3b) supplémentaire, désigné ci-après troisième pignon solaire 3b, qui est porté, comme le premier pignon solaire 3a, par l’arbre 30.Advantageously and optionally, train 1 comprises an additional sun gear (hereinafter referred to as third sun gear 3b), hereinafter referred to as third sun gear 3b, which is carried, like first sun gear 3a, by shaft 30 .

Le troisième pignon solaire 3b est solidaire de l’arbre 30 en rotation autour de la direction D. Notamment, si l’arbre 30 est fixe par rapport au boîtier 9, le troisième pignon solaire 3b est également fixe par rapport au boîtier 9.The third sun gear 3b is integral with the shaft 30 in rotation around the direction D. In particular, if the shaft 30 is fixed with respect to the housing 9, the third sun gear 3b is also fixed with respect to the housing 9.

Le troisième pignon solaire 3b peut être positionné axialement en face de l’arbre 50 portant le deuxième pignon solaire 5. Dans ce cas, des roulements peuvent guider la rotation du troisième pignon solaire 3b par rapport à l’arbre 50 autour de l’axe D.The third sun gear 3b can be positioned axially opposite the shaft 50 carrying the second sun gear 5. In this case, bearings can guide the rotation of the third sun gear 3b with respect to the shaft 50 around the axis D.

Le troisième pignon solaire 3b présente une denture cb1 s’étendant radialement vers l’extérieur du troisième pignon solaire 3b. Il n’est pas nécessaire que la denture cb1 s’étende face à la denture intérieure a1 de la couronne 2. La denture cb1 est de préférence de forme similaire à la denture ca1 du premier pignon solaire 3a. Ainsi, de même que la denture ca1, la denture cb1 est avantageusement droite et/ou présente avantageusement un profil en développante de cercle. Le troisième pignon solaire 3b présente avantageusement une forme annulaire.The third sun gear 3b has a toothing cb1 extending radially outwards from the third sun gear 3b. It is not necessary for the toothing cb1 to extend opposite the internal toothing a1 of the ring gear 2. The toothing cb1 is preferably of similar shape to the toothing ca1 of the first sun gear 3a. Thus, like the toothing ca1, the toothing cb1 is advantageously straight and/or advantageously has an involute profile. The third sun gear 3b advantageously has an annular shape.

Les satellites 4 sont positionnés radialement à l’extérieur de l’arbre 30, autour de l’arbre 30, dans le boîtier 9.Satellites 4 are positioned radially outside of shaft 30, around shaft 30, in housing 9.

De façon préférentielle, chacun des satellites 4 est de structure générale identique.Preferably, each of the satellites 4 has an identical general structure.

Le nombre de satellites est un diviseur de la somme du nombre de dents de la couronne 2 et du nombre de dents du premier pignon solaire 3a. Dans le présent exemple, les satellites sont au nombre de 3, le nombre de dents de la denture de la couronne est égal à 45 et le nombre de dents de la denture du premier pignon solaire 3a est égal à 15.Ici, le nombre de dents de la denture du troisième pignon solaire 3b est égal à 16. Le nombre de satellites, ici trois satellites, n’est donc pas un diviseur de la somme du nombre de dents de la denture de la couronne et du nombre de dents de la denture du troisième pignon solaire dans cet exemple.The number of satellites is a divisor of the sum of the number of teeth of crown 2 and the number of teeth of the first sun gear 3a. In the present example, the satellites are 3 in number, the number of teeth of the toothing of the crown is equal to 45 and the number of teeth of the toothing of the first sun gear 3a is equal to 15. Here, the number of teeth of the toothing of the third sun pinion 3b is equal to 16. The number of satellites, here three satellites, is therefore not a divisor of the sum of the number of teeth of the toothing of the crown and the number of teeth of the toothing of the third sun gear in this example.

La condition d’engrènement entre un satellite donné et un pignon solaire donné impose que les dents de la denture intérieure dudit satellite soient phasées avec les dents de la denture extérieure en regard dudit pignon solaire.The meshing condition between a given satellite and a given sun gear requires that the teeth of the internal gearing of said satellite be phased with the teeth of the external gearing facing said sun gear.

Dans le présent exemple, s’agissant du troisième pignon solaire 3b, la denture cb1 dudit pignon présente un nombre de dents égal à 16 qui n’est pas un multiple du nombre de satellites. En effet, le nombre de satellites est égal à 3 dans le présent exemple.In the present example, with regard to the third sun gear 3b, the toothing cb1 of said gear has a number of teeth equal to 16 which is not a multiple of the number of satellites. Indeed, the number of satellites is equal to 3 in the present example.

Pour permettre le phasage de la denture de chaque satellite avec la denture cb1 du troisième pignon solaire 3b, il est proposé de caler les dentures respectives des trois satellites avec un incrément angulaire de 120 degrés. Cette dernière valeur d’incrément angulaire correspond à une mesure d’un tour complet, soit 360 degrés, divisée par le nombre de satellites. Ainsi, les trois satellites présentent une indexation différente.To allow the phasing of the toothing of each satellite with the toothing cb1 of the third sun gear 3b, it is proposed to wedge the respective toothing of the three satellites with an angular increment of 120 degrees. This last angular increment value corresponds to a measurement of a full turn, or 360 degrees, divided by the number of satellites. Thus, the three satellites have a different indexing.

De manière connue en soi, les satellites 4 sont montés rotatifs autour de directions parallèles à l’axe D. Les satellites 4 peuvent être supportés radialement par des anneaux roulants, non illustrés ici.In a manner known per se, the satellites 4 are rotatably mounted around directions parallel to the axis D. The satellites 4 can be supported radially by rolling rings, not illustrated here.

De façon optionnelle, et contrairement à l’exemple illustré sur la Figure 3a, le premier train 1 pourrait comporter un porte-satellites. Un porte-satellites permettrait de reprendre le couple de renversement exercé sur les satellites au cours du fonctionnement du train d’engrenages, du fait de l’application simultanée d’efforts de sens opposé sur les dentures.Optionally, and unlike the example illustrated in Figure 3a, the first train 1 could include a planet carrier. A planet carrier would take up the overturning torque exerted on the planets during operation of the gear train, due to the simultaneous application of forces in the opposite direction on the teeth.

Toutefois, il est avantageux d’omettre le porte-satellites, afin de limiter la complexité mécanique et l’encombrement du premier train 1.However, it is advantageous to omit the planet carrier, in order to limit the mechanical complexity and the size of the first train 1.

De manière avantageuse, la longueur de la denture intérieure a1 de la couronne 2 peut être allongée, afin d’empêcher un éventuel renversement des satellites qui serait causé, en fonctionnement, par des efforts tangentiels non coplanaires exercés sur les satellites. Dans le présent exemple, la couronne 2 présente ainsi une denture allongée.Advantageously, the length of the internal toothing a1 of the ring gear 2 can be lengthened, in order to prevent any reversal of the planet wheels which would be caused, in operation, by non-coplanar tangential forces exerted on the planet wheels. In the present example, crown 2 thus has elongated teeth.

Au cours du fonctionnement du train 1, chaque satellite 4 engrène à la fois avec le premier pignon solaire 3a, avec la couronne 2, avec le deuxième pignon solaire 5, et avec le troisième pignon solaire 3b.During operation of train 1, each satellite 4 meshes both with first sun gear 3a, with ring gear 2, with second sun gear 5, and with third sun gear 3b.

Une denture b1 de chaque satellite est configurée pour engrener avec la denture ca1 du premier pignon solaire 3a, du côté radialement intérieur du satellite. Une denture b2 de chaque satellite est configurée pour engrener avec la denture c2 du deuxième pignon solaire 5, du même côté radialement intérieur.A toothing b1 of each satellite is configured to mesh with the toothing ca1 of the first sun gear 3a, on the radially inner side of the satellite. A toothing b2 of each satellite is configured to mesh with the toothing c2 of the second sun gear 5, on the same radially inner side.

De manière avantageuse, dans le cas où l’arbre 30 porte un troisième pignon solaire 3b, chaque satellite engrène également avec la denture cb1 du troisième pignon solaire 3b. Ici, chaque satellite présente une denture supplémentaire b3 configurée pour engrener avec la denture cb1 au cours du fonctionnement du train 1.Advantageously, in the case where the shaft 30 carries a third sun gear 3b, each satellite also meshes with the toothing cb1 of the third sun gear 3b. Here, each satellite has an additional toothing b3 configured to mesh with the toothing cb1 during the operation of train 1.

Au cours du fonctionnement du train 1, chaque denture b1 engrène en outre, du côté radialement extérieur, avec une denture intérieure a1 de la couronne 2. On notera que la denture b3 n’est pas en regard de la denture intérieure a1 de la couronne 2 ici.During the operation of train 1, each toothing b1 also meshes, on the radially outer side, with an internal toothing a1 of the crown 2. It will be noted that the toothing b3 is not facing the internal toothing a1 of the crown 2 here.

Dans le présent exemple, chaque satellite présente un premier tronçon de satellite doté de la denture b1, et présente un deuxième tronçon de satellite doté de la denture b2. Les deux dits tronçons satellite sont espacés axialement l’un de l’autre. De façon optionnelle, la denture b3 est présente sur un troisième tronçon de satellite.In the present example, each satellite has a first satellite segment equipped with toothing b1, and has a second satellite segment equipped with toothing b2. The two said satellite sections are spaced axially from each other. Optionally, the toothing b3 is present on a third satellite section.

Par exemple, l’espace axial entre la denture b1 et la denture b2 est supérieur aux largeurs axiales de chacune de ces deux dentures.For example, the axial space between toothing b1 and toothing b2 is greater than the axial widths of each of these two toothings.

On notera qu’en alternative, les dentures b1 et b2 d’un ou plusieurs satellites 4 pourraient correspondre à une seule et même denture.It will be noted that, alternatively, the toothings b1 and b2 of one or more satellites 4 could correspond to a single and same toothing.

Ici, chaque satellite 4 présente une extension axiale suffisante selon la direction D pour pouvoir engrener avec le premier pignon solaire 3a, le deuxième pignon solaire 5 et le troisième pignon solaire 3b.Here, each satellite 4 has sufficient axial extension in direction D to be able to mesh with the first sun gear 3a, the second sun gear 5 and the third sun gear 3b.

Dans le présent exemple, chaque satellite s’étend sensiblement depuis la paroi interne droite du boîtier (avec un faible jeu axial) jusqu’à la paroi interne gauche du boîtier (avec un faible jeu axial).In the present example, each satellite extends substantially from the right internal wall of the casing (with a small axial play) to the left internal wall of the casing (with a small axial play).

Ici, dans chaque satellite, la denture b1 est davantage allongée axialement que la denture b2. Une telle denture allongée est avantageuse pour tenir parallèlement à l’axe D le satellite équipé de cette denture allongée, et empêcher un renversement dudit satellite.Here, in each satellite, the toothing b1 is more elongated axially than the toothing b2. Such an elongated toothing is advantageous for holding the satellite equipped with this elongated toothing parallel to the axis D, and preventing said satellite from overturning.

Le diamètre des satellites 4 au niveau du tronçon gauche (denture b2) est ici inférieur au diamètre des satellites 4 au niveau du tronçon droit (denture b1). Par exemple, le diamètre du tronçon gauche est compris entre 30% et 70% du diamètre du tronçon droit, ici égal à 50% du diamètre du tronçon droit.The diameter of the satellites 4 at the level of the left section (toothing b2) is here less than the diameter of the satellites 4 at the level of the right section (toothing b1). For example, the diameter of the left section is between 30% and 70% of the diameter of the right section, here equal to 50% of the diameter of the right section.

Le différentiel de diamètre entre les deux tronçons du satellite 4 n’est pas retranscrit sur la Figure 2, afin de simplifier cette figure.The diameter differential between the two sections of the satellite 4 is not transcribed in Figure 2, in order to simplify this figure.

La couronne 2 du train 1 est placée à une position radiale à l’extérieur des satellites 4. La couronne est placée axialement à l’intérieur des bases du boîtier 9. Ici, la couronne s’étend sensiblement depuis la paroi interne droite du boîtier jusqu’à la paroi interne gauche du boîtier.The crown 2 of the train 1 is placed at a radial position outside the satellites 4. The crown is placed axially inside the bases of the case 9. Here, the crown extends substantially from the right internal wall of the case to the left inner wall of the case.

La couronne 2, le premier pignon solaire 3a, le deuxième pignon solaire 5 et le troisième pignon solaire 3b sont coaxiaux.Crown 2, first sun gear 3a, second sun gear 5 and third sun gear 3b are coaxial.

Sur une face radialement interne, la couronne 2 présente une denture intérieure a1. Cette denture intérieure est configurée pour engrener avec la denture b1 du satellite.On a radially internal face, crown 2 has internal toothing a1. This internal toothing is configured to mesh with the toothing b1 of the satellite.

Dans le présent exemple, les dentures b1 des satellites 4 et la denture intérieure a1 de la couronne 2 présentent une série axiale gauche de dents et une série axiale droite de dents.In the present example, the toothing b1 of the satellites 4 and the internal toothing a1 of the ring gear 2 have a left axial series of teeth and a right axial series of teeth.

On notera que, dans cet exemple, la denture intérieure a1 de la couronne 2 n’engrène pas avec la denture b2 de chacun des satellites 4, ni avec la denture b3.It will be noted that, in this example, the internal toothing a1 of the ring gear 2 does not mesh with the toothing b2 of each of the satellites 4, nor with the toothing b3.

De façon optionnelle, un anneau de retenue 7 est positionné radialement entre les satellites 4 et la couronne 2. Un tel anneau de retenue est configuré pour limiter un effort centrifuge subi par la couronne, du fait des interactions mécaniques avec les satellites.Optionally, a retaining ring 7 is positioned radially between the planet gears 4 and the ring gear 2. Such a retaining ring is configured to limit a centrifugal force undergone by the ring gear, due to mechanical interactions with the planet gears.

En alternative, une ou plusieurs couronne(s) supplémentaire(s) libre(s) pourrai(en)t être utilisée(s) pour contrer les efforts centrifuges subis par la couronne 2.Alternatively, one or more free additional crown(s) could be used to counter the centrifugal forces undergone by crown 2.

La couronne 2 fait partie du rotor du moteur 20. On rappelle que le train 1 est un train imbriqué, c’est-à-dire que le train 1 est agencé dans un espace creux ménagé à l’intérieur du moteur 20.Crown 2 is part of the rotor of motor 20. It is recalled that train 1 is an interleaved train, that is to say that train 1 is arranged in a hollow space provided inside motor 20.

On notera toutefois qu’un train d’engrenages d’architecture similaire à celle représentée en Figure 2 peut être utilisé en association avec un moteur électrique d’aéronef, sans être imbriqué dans ledit moteur. Le faible encombrement généré par ce train d’engrenages pourrait être mis à profit dans d’autres types d’architecture.It will however be noted that a gear train of architecture similar to that shown in Figure 2 can be used in association with an aircraft electric motor, without being nested in said motor. The small footprint generated by this gear train could be leveraged in other types of architecture.

Ici, une face radialement externe de la couronne 2 est fixée sur le rotor 21 du moteur 20. Au cours du fonctionnement du moteur, le rotor 21 est mis en rotation par rapport au stator 2 autour de l’axe D. La couronne 2 est alors entraînée en rotation.Here, a radially outer face of crown 2 is fixed to rotor 21 of motor 20. During operation of the motor, rotor 21 is rotated relative to stator 2 around axis D. Crown 2 is then rotated.

La couronne 2 est de préférence guidée par des paliers 8 dans sa rotation par rapport au stator autour de l’axe D. De préférence, les paliers 8 sont des paliers à roulement à billes.Crown 2 is preferably guided by bearings 8 in its rotation relative to the stator around axis D. Preferably, bearings 8 are ball bearings.

Le deuxième pignon solaire 5 du train 1 est, quant à lui, porté par l’arbre 50.The second sun gear 5 of train 1 is, for its part, carried by shaft 50.

Comme vu ci-avant, le premier pignon solaire 3a et le deuxième pignon solaire 5 sont coaxiaux. L’arbre 30 et l’arbre 50 s’étendent tous deux le long de l’axe D.As seen above, the first sun gear 3a and the second sun gear 5 are coaxial. Shaft 30 and shaft 50 both extend along axis D.

Le deuxième pignon solaire 5 présente une denture c2. Les dents de la denture c2 s’étendent radialement vers l’extérieur. Un profil de ces dents est de préférence un profil en développante de cercle, de même que pour la denture du premier pignon solaire 3a. La denture c2 est préférentiellement droite.The second sun gear 5 has a toothing c2. The teeth of gear c2 extend radially outwards. A profile of these teeth is preferably an involute profile, as for the teeth of the first sun gear 3a. The toothing c2 is preferably straight.

Comme il a été indiqué précédemment, la denture c2 est configurée pour engrener avec les dentures b2 des tronçons de gauche des différents satellites 4.As indicated previously, the toothing c2 is configured to mesh with the toothing b2 of the left sections of the various satellites 4.

En correspondance avec l’éventuel différentiel de diamètre au sein des satellites 4, le diamètre du deuxième pignon solaire 5 est de préférence supérieur au diamètre du premier pignon solaire 3a.In correspondence with the possible diameter differential within the satellites 4, the diameter of the second sun gear 5 is preferably greater than the diameter of the first sun gear 3a.

Au centre de sa base gauche, le boîtier 9 présente une portion cylindrique 90 de diamètre réduit. La portion cylindrique de diamètre réduit s’étend depuis un orifice central pratiquédans la paroi interne 231.In the center of its left base, the housing 9 has a cylindrical portion 90 of reduced diameter. The cylindrical portion of reduced diameter extends from a central orifice made in the internal wall 231.

De manière connue de l’homme du métier, le rapport de réduction de vitesse réalisé par le train 1 dépend notamment du nombre de dents des différentes dentures a, b1, b2, ca1, cb1, c2 définies précédemment.In a manner known to those skilled in the art, the speed reduction ratio achieved by train 1 depends in particular on the number of teeth of the various toothings a, b1, b2, ca1, cb1, c2 defined previously.

De préférence, le nombre de dents de la denture b1 du tronçon droit de chaque satellite 4 est compris entre 10 et 25.Preferably, the number of teeth of the toothing b1 of the straight section of each satellite 4 is between 10 and 25.

De même, le nombre de dents de la denture b2 du tronçon gauche de chaque satellite 4 est de préférence compris entre 10 et 25.Similarly, the number of teeth of the toothing b2 of the left section of each satellite 4 is preferably between 10 and 25.

Par ailleurs, le nombre de dents de la denture intérieure a1 de la couronne 2, qui est configurée pour engrener avec la denture b1 des satellites 4, est de préférence compris entre 40 et 70, encore plus préférentiellement compris entre 45 et 65.Furthermore, the number of teeth of the internal toothing a1 of the crown 2, which is configured to mesh with the toothing b1 of the satellites 4, is preferably between 40 and 70, even more preferably between 45 and 65.

S’agissant du premier pignon solaire 3a, le nombre de dents de la denture ca1 est avantageusement compris entre 10 et 25, et est ici égal à 15.With regard to the first sun gear 3a, the number of teeth of the toothing ca1 is advantageously between 10 and 25, and is here equal to 15.

S’agissant du deuxième pignon solaire 5, le nombre de dents de la denture c2 est également avantageusement compris entre 10 et 25.With regard to the second sun gear 5, the number of teeth of the toothing c2 is also advantageously between 10 and 25.

S’agissant enfin du troisième pignon solaire 3b, le nombre de dents de la denture cb1 est avantageusement compris entre 10 et 25 et est ici égal à 16.Finally, with regard to the third sun gear 3b, the number of teeth of the toothing cb1 is advantageously between 10 and 25 and is here equal to 16.

Dans la suite, on considère le fonctionnement suivant du premier train 1:
- la couronne 2 est solidaire en rotation du rotor 21 du moteur 20, et est donc entraînée en rotation par rapport au stator 22,
- le premier pignon solaire 3a est fixe par rapport au stator, et est donc fixe par rapport au bâti de l’aéronef, de même que le troisième pignon solaire 3b,
- le deuxième pignon solaire 5 est entraîné en rotation par l’intermédiaire des satellites 4, eux-mêmes mis en mouvement par la couronne 2.In the following, we consider the following operation of the first train 1:
- the crown 2 is integral in rotation with the rotor 21 of the motor 20, and is therefore driven in rotation with respect to the stator 22,
- the first sun gear 3a is fixed with respect to the stator, and is therefore fixed with respect to the frame of the aircraft, as is the third sun gear 3b,
- the second sun gear 5 is driven in rotation via the satellites 4, themselves set in motion by the crown 2.

La cinématique au sein du premier train 1 est ainsi contrôlée, dans cet exemple de fonctionnement, en rendant le premier pignon solaire 3a et le troisième pignon solaire 3b fixes par rapport au bâti.The kinematics within the first train 1 is thus controlled, in this example of operation, by making the first sun gear 3a and the third sun gear 3b fixed with respect to the frame.

Dans cet exemple de fonctionnement, la couronne 2 constitue une entrée du premier train 1 et le deuxième pignon solaire 5 constitue une sortie du train 1.In this example of operation, crown 2 constitutes an input of first train 1 and second sun gear 5 constitutes an output of train 1.

Selon un exemple, le nombre de dents des différentes dentures est comme suit:
- 15 dents pour la denture ca1,
- 16 dents pour la denture cb1,
- 15 dents pour la denture b1,
- 45 dents pour la denture intérieure a1,
- 14 dents pour la denture b2,
- et enfin 16 dents pour la denture c2.According to an example, the number of teeth of the different gears is as follows:
- 15 teeth for ca1 toothing,
- 16 teeth for cb1 toothing,
- 15 teeth for b1 toothing,
- 45 teeth for internal toothing a1,
- 14 teeth for b2 toothing,
- and finally 16 teeth for the c2 toothing.

Il a été estimé par la Demanderesse que la configuration ci-avant, pour les différentes dentures du train 1, permet d’atteindre un rapport de réduction proche de 10,66 entre le régime de la couronne 2 et le régime de la sortie petite vitesse 11.It has been estimated by the Applicant that the above configuration, for the different teeth of train 1, makes it possible to achieve a reduction ratio close to 10.66 between the speed of ring gear 2 and the speed of the low speed output. 11.

On comprendra aisément que le train 1 peut être utilisé selon d’autres modes de fonctionnement.It will easily be understood that train 1 can be used according to other modes of operation.

A titre d’exemples de fonctionnement alternatifs, la cinématique au sein du train 1 peut être contrôlée en maintenant la couronne 2 immobile par rapport au bâti de l’aéronef, auquel cas un pignon parmi le premier pignon solaire 3a et le deuxième pignon solaire 5 est considéré comme une entrée, et l’autre pignon parmi ces deux pignons est considéré comme une sortie.As examples of alternative operation, the kinematics within the train 1 can be controlled by keeping the ring gear 2 immobile relative to the frame of the aircraft, in which case one pinion among the first sun gear 3a and the second sun gear 5 is considered as an input, and the other gear among these two gears is considered as an output.

Selon la configuration adoptée, le train 1 pourrait remplir une fonction de réduction ou de multiplication de vitesse entre l’entrée et la sortie.Depending on the configuration adopted, train 1 could perform a speed reduction or speed multiplication function between entry and exit.

De façon avantageuse, le train 1 peut être symétrisé. La symétrisation des engrenages du premier train 1 permet d’éviter que les satellites ne soient déséquilibrés et ne s’écartent de leur position axiale nominale.Advantageously, train 1 can be mirrored. The symmetrization of the gears of the first train 1 makes it possible to prevent the satellites from being unbalanced and from deviating from their nominal axial position.

Train d’engrenages supplémentaire formant un étage petite vitesseAdditional gear train forming a low speed stage

Dans l’exemple de la Figure 3b, le train 1 est associé à un deuxième train 10, comme il a été vu ci-avant.In the example of Figure 3b, train 1 is associated with a second train 10, as seen above.

Le boîtier 9 est ici monté solidaire d’une première couronne 110 du deuxième train d’engrenages 10, via la portion cylindrique de diamètre réduit. Le boîtier 9 est par exemple fixé à la première couronne 110 par un jeu de boulons.The housing 9 is here mounted integral with a first crown 110 of the second gear train 10, via the cylindrical portion of reduced diameter. The box 9 is for example fixed to the first crown 110 by a set of bolts.

La première couronne 110 est creuse et entoure partiellement le deuxième train d’engrenages 10.The first crown 110 is hollow and partially surrounds the second gear train 10.

L’arbre 50 portant le deuxième pignon solaire 5 traverse la portion cylindrique 90 de diamètre réduit, sans en toucher une paroi intérieure. L’arbre 50 dépasse depuis la partie gauche du boîtier 9. Une extrémité gauche de l’arbre 50 débouche à l’intérieur de la première couronne 14.The shaft 50 carrying the second sun gear 5 crosses the cylindrical portion 90 of reduced diameter, without touching an interior wall. The shaft 50 protrudes from the left part of the housing 9. A left end of the shaft 50 emerges inside the first crown 14.

Un pignon solaire 13 du deuxième train d’engrenages 10 est disposé sur l’extrémité gauche de l’arbre 50.A sun gear 13 of the second gear train 10 is arranged on the left end of the shaft 50.

Ainsi, l’arbre 50 est mutualisé entre le premier train 1 et le deuxième train 10. Le premier train 1 et le deuxième train 10 sont montés en série.Thus, the shaft 50 is shared between the first train 1 and the second train 10. The first train 1 and the second train 10 are mounted in series.

Comme il a été décrit ci-avant, l’arbre 50 portant le deuxième pignon solaire 5 du premier train 1 dépasse depuis la partie gauche du boîtier 9 (selon l’orientation de la coupe de la Figure 3). Une extrémité gauche de l’arbre 50 débouche dans un espace creux à l’intérieur de la première couronne 14.As described above, the shaft 50 carrying the second sun gear 5 of the first train 1 protrudes from the left part of the housing 9 (according to the orientation of the section in Figure 3). A left end of the shaft 50 opens into a hollow space inside the first crown 14.

Le deuxième train 10 comporte un pignon solaire 12, une pluralité de satellites 13, une première couronne 14 et une deuxième couronne 110 qui porte la sortie petite vitesse 11.The second train 10 comprises a sun gear 12, a plurality of satellites 13, a first crown 14 and a second crown 110 which carries the low speed output 11.

Le pignon solaire 13 du deuxième train d’engrenages 10 est disposé sur l’extrémité gauche de l’arbre 50. Le pignon solaire 13 est solidaire de l’arbre 50 dans sa rotation autour de l’axe D. De préférence, le deuxième train 10 comprend un unique pignon solaire.The sun gear 13 of the second gear train 10 is arranged on the left end of the shaft 50. The sun gear 13 is integral with the shaft 50 in its rotation around the axis D. Preferably, the second train 10 includes a single sun gear.

La deuxième couronne 110 est mobile en rotation autour de l’axe D. Elle s’étend radialement autour de l’arbre 50 et notamment autour du pignon solaire 13. Un espace radial est ménagé entre le pignon solaire 13 et une paroi interne de la deuxième couronne 110.The second crown 110 is rotatable around the axis D. It extends radially around the shaft 50 and in particular around the sun gear 13. A radial space is provided between the sun gear 13 and an internal wall of the second crown 110.

Dans le présent exemple, une portion de la couronne 110 (à savoir la portion basse de la couronne 110 sur la vue en coupe de la Figure 3) est comprise à l’intérieur d’un bâti sur lequel la première couronne 14 est boulonnée. Une autre portion de la deuxième couronne 110 (à savoir la portion haute sur la Figure 3) s’étend à l’extérieur dudit bâti.In the present example, a portion of the crown 110 (namely the lower portion of the crown 110 in the sectional view of Figure 3) is included inside a frame on which the first crown 14 is bolted. Another portion of the second crown 110 (namely the upper portion in Figure 3) extends outside of said frame.

La rotation de la deuxième couronne 110 autour de l’axe D par rapport à la première couronne 14 est supportée par des paliers, par exemple par des paliers à roulement à billes.The rotation of the second crown 110 around the axis D with respect to the first crown 14 is supported by bearings, for example by ball bearings.

La sortie petite vitesse 11 est solidaire de la deuxième couronne 110 dans sa rotation autour de l’axe D.The low speed output 11 is integral with the second ring gear 110 in its rotation around the axis D.

Les satellites 12 s’étendent dans l’espace radial ménagé entre le pignon solaire 13 et la couronne 110. Chacun des satellites 12 est mobile en rotation autour d’une direction parallèle à l’axe D, par rapport à la deuxième couronne 110 et au pignon solaire 13.The satellites 12 extend in the radial space provided between the sun gear 13 and the crown 110. Each of the satellites 12 is rotatable around a direction parallel to the axis D, with respect to the second crown 110 and to sun gear 13.

La denture du pignon solaire 13 engrène, au cours du fonctionnement du deuxième train 2, avec les dentures radialement internes des satellites 12.The toothing of the sun gear 13 meshes, during the operation of the second train 2, with the radially internal toothing of the satellites 12.

Les dentures radialement externes des satellites 12 engrènent d’une part avec une denture intérieure de la première couronne 14, et d’autre part avec une denture intérieure de la deuxième couronne 110.The radially outer toothings of the satellites 12 mesh on the one hand with an internal toothing of the first crown 14, and on the other hand with an internal toothing of the second crown 110.

La cinématique du deuxième train 10 est contrôlée en montant la première couronne 14 fixe par rapport au stator 22.The kinematics of the second train 10 is controlled by mounting the first crown 14 fixed relative to the stator 22.

Ainsi, le pignon solaire 12 constitue une entrée du deuxième train 10 et la deuxième couronne 110 constitue une sortie du deuxième train 10.Thus, the sun gear 12 constitutes an input of the second train 10 and the second crown 110 constitutes an output of the second train 10.

Le rapport de réduction total entre le régime du rotor 21 et la sortie petite vitesse 11 est égal au produit du rapport de réduction réalisé par le premier train 1 et du rapport de réduction réalisé par le deuxième train 10.The total reduction ratio between the speed of the rotor 21 and the low speed output 11 is equal to the product of the reduction ratio achieved by the first train 1 and the reduction ratio achieved by the second train 10.

Dans le présent exemple, le rapport de réduction total entre le régime du rotor 21 et la sortie petite vitesse 11 est de préférence compris entre 300 et 700. Le rapport de réduction total est typiquement supérieur à 500.In the present example, the total reduction ratio between the speed of the rotor 21 and the low speed output 11 is preferably between 300 and 700. The total reduction ratio is typically greater than 500.

L’ensemble de trains d’engrenages de la Figure 3b atteint ainsi un rapport de réduction élevé tout en présentant un encombrement faible en association avec le moteur, notamment grâce à la conception astucieuse du train d’engrenages. Dans l’exemple de la Figure 3a, concernant un unique train d’engrenages qui n’est pas mis en série avec un autre train d’engrenages, l’encombrement dudit unique train d’engrenages est également faible.
The set of gear trains of Figure 3b thus achieves a high reduction ratio while having a small footprint in association with the motor, in particular thanks to the clever design of the gear train. In the example of FIG. 3a, concerning a single train of gears which is not placed in series with another train of gears, the size of said single train of gears is also small.

Claims

Gear train for an aircraft gear motor, the gear train comprising:
- a crown (2) comprising an internal toothing (a1),
- a shaft (30) extending inside the crown (2) along a direction (D) and rotatable relative to the crown (2) around said direction, the shaft (30 ) carrying a first sun gear (3a),
- a plurality of satellites (4) arranged radially between the shaft (30) and the crown (2), each satellite of the plurality of satellites (4) being configured to mesh with the internal toothing (a1) and with the first pinion solar (3a),
the gear train being characterized in that it further comprises a second sun gear (5) movable in rotation with respect to the ring gear (2) around said direction (D), each satellite of the plurality of satellites (4 ) being configured to mesh with the second sun gear (5).

A gear train according to claim 1, further comprising a housing (9), the second sun gear (5) being configured to mesh with secondary planet wheels of a secondary gear train, the secondary gear train being located outside the housing (9).

Gear train according to claim 2, wherein the first sun gear (3a) is fixed relative to the housing (9).

Gear train according to any one of claims 1 to 3, in which each satellite of the plurality of planets has a first planet gear (b1) and has a second planet gear (b2) spaced axially from the first planet gear. satellite along said direction (D).

Gear train according to Claim 4, in which the first planet gear (b1) and/or the second planet gear (b2) has a number of teeth between 13 and 25.

Gear train according to any one of Claims 1 to 5, in which the internal toothing (a1) has a number of teeth of between 40 and 70.

Gear train according to any one of claims 1 to 6, further comprising a third sun gear (3b) carried by the shaft (30) and integral in rotation with the shaft (30) around the direction (D ), the third sun gear (3b) being configured to mesh with each of the plurality of satellites (4).

Gear train according to Claim 4 taken in combination with Claim 7, in which the first sun gear (3a) comprises a first pinion external toothing (ca1), in which the third sun pinion (3b) comprises an additional external toothing of the first pinion (cb1), and in which at least one satellite is configured to mesh with the external toothing of the first pinion (ca1) and with the additional external toothing of the first pinion (cb1).

Gear train according to claim 4, wherein the second sun gear (5) comprises a second pinion outer toothing (c2), and wherein at least one planet gear has a second planet gear toothing (b2) configured to mesh with the second pinion external toothing (c2).

Gear train according to any one of Claims 1 to 9, comprising a retaining ring (7) configured to limit a centrifugal force on the ring gear (2), the retaining ring (7) being placed radially between the plurality of satellites (4) and the crown (2).

A gear train as claimed in any one of claims 1 to 10, further comprising elongated toothing configured to prevent overturning of at least one satellite.

Set of gear trains for an aircraft engine speed reducer, comprising:
- a main gear train (1) according to any one of claims 1 to 11, comprising a second sun gear (5),
- a secondary gear train (10) comprising a plurality of secondary planet wheels (13), the second sun gear (5) of the main gear train being configured to mesh with each of the plurality of secondary planet wheels (13) .

Engine for an aircraft, the engine comprising a main gear train (1) according to any one of claims 1 to 11, the engine further defining a cavity, the main gear train (1) being nested interior of the cavity.

Motor according to claim 13, further comprising a stator (22) and a rotor (21) configured to be rotated with respect to the stator, the ring gear (2) of the main gear train being integral in rotation with the rotor (21 ), the first sun gear (3) of the main gear train being integral in rotation with the stator (22).

Motor according to Claim 14, in which the second sun gear (5) of the main gear train rotates at a reduced speed relative to the rotor (21) during operation of the motor, a reduction ratio between a rotational speed of the rotor (21) and a rotational speed of the second sun gear (5) being between 5 and 20.

A motor according to any of claims 14 or 15, further comprising a secondary gear train (10),
the secondary gear train (10) comprising a plurality of secondary planet wheels (13), the second sun gear (5) of the main gear train (1) being configured to mesh with each secondary planet wheel (13),
the secondary gear train (10) including a secondary ring gear (110) configured to rotate at reduced speed relative to a rotational speed of the rotor (21).