FR3109417A1 - Systeme d’embrayage automatique pour un systeme de propulsion d’aeronef - Google Patents

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Abstract

Ce système d’embrayage comporte : un arbre (108) ; des premier et deuxième pignons (116, 118) montés fous sur l’arbre (108) ; au moins un premier, respectivement deuxième, élément d’embrayage (122, 124) solidaire en rotation de l’arbre (108) et conçu pour être sélectivement embrayé et débrayé du premier, respectivement deuxième, pignon (116, 118) ; au moins une pièce mobile (122) par rapport à l’arbre (108) et coopérant avec les premiers éléments d’embrayage (122), de manière à se déplacer entre une première position extrême dans laquelle le ou les premiers éléments d’embrayage (122) sont débrayés et une deuxième position extrême dans laquelle le ou les premiers éléments d’embrayage (122) sont embrayés ; et un système d’interconnexion (810) des éléments d’embrayage (122, 124) conçu pour que l’embrayage, respectivement le débrayage, du ou des premiers éléments d’embrayage (122) entraîne le débrayage, respectivement l’embrayage, du ou des deuxièmes éléments d’embrayage (124). Chaque pièce mobile (122) comporte une masselotte (122) solidaire en rotation de l’arbre (108) et mobile radialement par rapport à l’arbre (108), les positions extrêmes sont une position rapprochée et une position éloignée de l’arbre (108), et la masselotte (122) est conçue pour passer de sa position rapprochée à sa position éloignée en subissant une force centrifuge résultant de la vitesse de rotation de l’arbre (108). Figure pour l’abrégé : Fig. 10

Description

SYSTEME D’EMBRAYAGE AUTOMATIQUE POUR UN SYSTEME DE PROPULSION D’AERONEF
La présente invention concerne un système d’embrayage automatique pour un système de propulsion d’aéronef.
La demande de brevet français publiée sous le numéro FR 2 952 677 A1 décrit un système d’embrayage automatique pour un système de propulsion d’aéronef, du type comportant :
  • un arbre ;
  • des premier et deuxième pignons montés fous sur l’arbre ;
  • au moins un premier, respectivement deuxième, élément d’embrayage solidaire en rotation de l’arbre et conçu pour être sélectivement embrayé au premier, respectivement deuxième, pignon et débrayé du premier, respectivement deuxième, pignon ;
  • au moins une pièce mobile par rapport à l’arbre et coopérant avec les premiers éléments d’embrayage, de manière à se déplacer entre une première position extrême dans laquelle le ou les premiers éléments d’embrayage sont débrayés et une deuxième position extrême dans laquelle le ou les premiers éléments d’embrayage sont embrayés, la pièce mobile étant conçue pour passer d’une position extrême à l’autre en prenant une succession continue de positions intermédiaires, en fonction d’une vitesse de rotation de l’arbre ; et
  • un système d’interconnexion des éléments d’embrayage conçu pour que l’embrayage, respectivement le débrayage, du ou des premiers éléments d’embrayage entraîne le débrayage, respectivement l’embrayage, du ou des deuxièmes éléments d’embrayage.
Dans ce document, la pièce mobile et le système d’interconnexion sont réalisés ensemble par un manchon de commutation intercalé entre les deux pignons et monté mobile en translation axiale sur l’arbre entre une position extrême d’embrayage sur le premier pignon et une position extrême d’embrayage sur le deuxième pignon. À cette fin, le manchon de commutation présente deux faces latérales faisant face respectivement aux deux pignons et portant respectivement les deux ensembles d’éléments d’embrayage, ces derniers étant sous la forme de crabots destinés à s’embrayer avec respectivement les deux pignons.
Pour faire passer le manchon d’une des positions extrêmes à l’autre, chaque pignon comporte des faces d’éjection sur lesquelles les crabots accouplés à ce pignon sont conçus pour glisser, lorsque ce pignon tourne à une vitesse plus élevée que celle du manchon (et donc de l’arbre), pour déplacer axialement le manchon vers l’autre pignon.
Par ailleurs, pour stabiliser le manchon dans ses deux positions extrêmes, le système d’embrayage comporte un système d’indexation sous la forme d’une bille poussée transversalement par un ressort et coopérant avec une came périphérique prévue sur le manchon. Ainsi, ce système d’indexation constitue un dispositif de rappel conçu pour rappeler le manchon vers chaque position extrême lorsqu’il se trouve sur la moitié de course du côté de cette position extrême.
Le système d’embrayage de la demande de brevet FR 2 952 677 A1 présente comme inconvénient que le passage à la position embrayée à l’un des pignons dépend de la différence de vitesses entre la vitesse de l’arbre et la vitesse de l’autre des pignons.
Il peut ainsi être souhaité de prévoir un système d’embrayage pour un moteur d’aéronef qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
A cet effet, il est proposé un système d’embrayage automatique pour un système de propulsion d’aéronef, du type précisé, caractérisé en ce que chaque pièce mobile comporte une masselotte solidaire en rotation de l’arbre et mobile radialement par rapport à l’arbre, en ce que les positions extrêmes sont une position rapprochée et une position éloignée de l’arbre, et en ce que la masselotte est conçue pour passer de sa position rapprochée à sa position éloignée en subissant une force centrifuge résultant de la vitesse de rotation de l’arbre.
Ainsi, grâce à l’utilisation de la force centrifuge, le passage à une position embrayée à l’un des pignons dépend uniquement de la vitesse de l’arbre, et non de la différence de vitesses entre la vitesse de l’arbre et la vitesse de l’autre des pignons comme dans la demande de brevet FR 2 952 677 A1. Ainsi, grâce à l’invention, il suffit de s’assurer que l’arbre atteint une vitesse suffisante sans avoir besoin de se soucier du régime de fonctionnement de l’ensemble moteur entraînant les pignons.
De façon optionnelle, le système d’embrayage automatique comporte en outre un dispositif de rappel conçu pour rappeler chaque pièce mobile vers l’une prédéfinie de ses deux positions extrêmes quelle que soit la position de la pièce mobile.
De façon optionnelle également, chaque masselotte comporte l’un des éléments d’embrayage.
De façon optionnelle également, le système d’interconnexion comporte, pour chaque élément d’embrayage, un doigt solidaire de cet élément d’embrayage, et une came mobile par rapport à l’arbre et présentant des rainures dans lesquelles sont respectivement engagés les doigts.
De façon optionnelle également, le système d’interconnexion comporte au moins un bras articulé dont une première extrémité est montée pivotante sur l’un du ou des premiers éléments d’embrayage et dont une deuxième extrémité est montée pivotante sur l’un du ou des deuxièmes éléments d’embrayage.
De façon optionnelle également, le système d’embrayage comporte en outre un manchon solidaire de l’arbre, sur lequel chaque élément d’embrayage est monté pivotant.
De façon optionnelle également, les masselottes sont distinctes des premiers éléments d’embrayage.
De façon optionnelle également, le système d’interconnexion comporte un manchon monté mobile axialement sur l’arbre et portant les éléments d’embrayage, et le système d’embrayage comporte un mécanisme conçu pour convertir un déplacement radial de chaque masselotte en un déplacement axial du manchon.
De façon optionnelle également, le mécanisme comporte, pour chaque masselotte, au moins un bras articulé dont une première extrémité est montée pivotante sur le manchon et dont une deuxième extrémité est montée pivotante sur la masselotte.
De façon optionnelle également, la pièce mobile comporte un manchon monté mobile au moins axialement sur l’arbre et portant les éléments d’embrayage, le système d’interconnexion comporte le manchon, et le deuxième pignon présente des faces d’éjection sur lesquelles le manchon est conçu pour glisser lorsque ce manchon tourne à une vitesse inférieure à celle du deuxième pignon, afin d’être éjecté vers le premier pignon.
De façon optionnelle également, le manchon est monté sur l’arbre au moyen d’une liaison hélicoïdale.
De façon optionnelle également, le système de rappel comporte, pour chaque pièce mobile, un ressort de rappel.
Il est également proposé un système de propulsion d’aéronef, comportant :
  • un démarreur/ générateur présentant un arbre de démarreur/générateur ;
  • un ensemble moteur présentant un arbre moteur ;
  • des premier et deuxième pignons fixes portés par l’un parmi l’arbre moteur et l’arbre de démarreur/générateur ; et
  • un système d’embrayage selon l’invention, dans lequel l’arbre est l’autre parmi l’arbre moteur et l’arbre de démarreur/générateur et dans lequel les premier et deuxième pignons fous sont respectivement engrenés avec les premier et deuxième pignons fixes.
L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 représente schématiquement un système de propulsion d’aéronef comportant un système d’embrayage à liaison hélicoïdale, conçu pour embrayer un arbre avec sélectivement des premier et deuxième pignons fous, et
la figure 2 représente schématiquement le système d’embrayage de la figure 1 embrayant l’arbre avec le deuxième pignon, lorsque l’arbre ne tourne pas,
la figure 3 représente schématiquement le système d’embrayage de la figure 1, embrayant l’arbre avec le deuxième pignon, lorsque l’arbre commence à tourner,
la figure 4 représente schématiquement le système d’embrayage de la figure 1, en début de commutation de l’embrayage vers le premier pignon,
la figure 5 représente schématiquement le système d’embrayage de la figure 1, en fin de commutation de l’embrayage vers le premier pignon,
la figure 6 représente schématiquement le système d’embrayage de la figure 1, embrayant l’arbre avec le premier pignon,
la figure 7 est une vue en trois dimensions d’un système d’embrayage à force centrifuge, selon un premier mode de réalisation de l’invention, pouvant être utilisé dans le système de propulsion d’aéronef de la figure 1,
la figure 8 est une vue en trois dimensions tronquée du premier pignon et d’éléments du système d’embrayage de la figure 7 coopérant avec ce premier pignon,
la figure 9 est une vue en trois dimensions tronquée du deuxième pignon et d’éléments du système d’embrayage de la figure 7 coopérant avec ce deuxième pignon,
la figure 10 est une vue de chaque côté du système d’embrayage de la figure 7, embrayant l’arbre avec le deuxième pignon,
la figure 11 est une vue de chaque côté du système d’embrayage de la figure 7, embrayant l’arbre avec le premier pignon,
la figure 12 représente schématiquement un système d’embrayage à force centrifuge selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, pouvant être utilisé dans le système de propulsion d’aéronef de la figure 1 et embrayant l’arbre avec le deuxième pignon,
la figure 13 est une vue en trois dimensions du système d’embrayage de la figure 12,
la figure 14 représente schématiquement le système d’embrayage de la figure 12, embrayant l’arbre avec le premier pignon,
la figure 15 représente schématiquement un système d’embrayage à force centrifuge selon un troisième mode de réalisation de l’invention, pouvant être utilisé dans le système de propulsion d’aéronef de la figure 1 et embrayant l’arbre avec le deuxième pignon,
la figure 16 représente schématiquement le système d’embrayage de la figure 15, embrayant l’arbre avec le premier pignon, et
la figure 17 représente schématiquement un système d’embrayage à force centrifuge selon un quatrième mode de réalisation de l’invention, pouvant être utilisé dans le système de propulsion d’aéronef de la figure 1.
Dans la description qui va suivre, les éléments similaires entre les différents modes de réalisation décrits, seront désignés par les mêmes références.
En référence à la figure 1, un système de propulsion d’aéronef 100 à liaison hélicoïdale va à présent être décrit.
Le système de propulsion 100, également appelé turbomachine, comporte tout d’abord un ensemble moteur 102 présentant un arbre moteur 104. L’ensemble moteur 102 comporte par exemple un générateur de gaz 101 présentant un corps HP (pour « haute pression »), ainsi qu’une ou plusieurs boîtes de transmission (de l’anglais « Gear Box ») 103, au travers desquelles le corps HP est conçu pour entraîner l’arbre moteur 104. Par exemple, l’ensemble moteur 102 peut comporter une boîte de transmission d’accessoire désignée par l’acronyme AGB (de l’anglais « Accessory Gear Box ») et l’arbre moteur 104 peut alors correspondre à l’arbre de sortie de l’AGB.
Le système de propulsion 100 comporte en outre, d’une part, un démarreur/générateur 106 (de l’anglais « Starter Generator »), appelé par la suite simplement « SG », présentant un arbre SG 108 et, d’autre part, un système d’embrayage 110, selon un premier mode de réalisation de l’invention, reliant l’arbre SG 108 à l’arbre moteur 104.
Le système d’embrayage 110 comporte deux pignons moteurs 112, 114 montés fixes sur l’arbre moteur 104, ainsi que deux pignons SG 116, 118 montés fous sur l’arbre SG 108 et respectivement engrenés avec les pignons moteurs 112, 114.
Le système d’embrayage 110 comporte en outre un manchon 120 monté mobile axialement sur l’arbre SG 108 entre les deux pignons SG 116, 118.
Le manchon 120 est ainsi conçu pour se déplacer entre une première position extrême dans laquelle il est embrayé au premier pignon SG 116 et une deuxième position extrême dans laquelle il est embrayé au deuxième pignon SG 118.
Pour s’embrayer aux pignons SG 116, 118, le manchon 120 présente deux faces latérales faisant face respectivement aux deux pignons SG 116, 118. La face latérale faisant face au premier pignon SG 116 porte au moins un premier élément d’embrayage 122 conçus pour s’embrayer à ce premier pignon SG 116, en particulier à des éléments d’embrayage complémentaires 123 portés par le premier pignon SG 116. De même, la face latérale faisant face au deuxième pignon SG 118 porte au moins un deuxième élément d’embrayage 124 conçus pour s’embrayer à ce deuxième pignon SG 118, en particulier à des éléments d’embrayage complémentaires 125 de ce deuxième pignon SG 118. Dans l’exemple décrit les éléments d’embrayage 122, 123, 124, 125 sont des crabots.
Toujours dans l’exemple décrit, le système d’embrayage 110 comporte une liaison hélicoïdale 130 par laquelle le manchon 120 est monté sur l’arbre SG 108. Par exemple, l’arbre SG 108 est muni d’un filetage externe (non représenté), tandis que le manchon 120 est muni d’un filetage interne (non représenté) coopérant avec le filetage externe de l’arbre SG 108.
Il sera apprécié que le manchon 120 forme un système d’interconnexion des éléments d’embrayage 122, 124. En effet, le manchon 120 emportant les éléments d’embrayage 122, 124 lors de son déplacement, l’embrayage, respectivement le débrayage, du ou des premiers éléments d’embrayage 122 entraîne le débrayage, respectivement l’embrayage, du ou des deuxièmes éléments d’embrayage 124, et inversement.
Le système d’embrayage 110 comporte en outre un dispositif de rappel 132 conçu pour rappeler le manchon 120 vers l’une prédéfinie des deux positions extrêmes, la position extrême d’embrayage avec le deuxième pignon SG 118 dans l’exemple décrit, quelle que soit la position du manchon 120. Dans l’exemple décrit, le dispositif de rappel 132 comporte au moins un ressort fixé, à une extrémité, au premier pignon SG 116 et, à une autre extrémité, au manchon 120, de manière à être comprimé lorsque le manchon 120 se rapproche du premier pignon SG 116 pour fournir au manchon 120 une force de rappel en direction du deuxième pignon SG 118.
Ainsi, la pièce mobile formée par le manchon 120 est toujours rappelée vers l’une prédéfinie des positions extrêmes lorsqu’elle se trouve dans une position intermédiaire. Le risque de position intermédiaire d’équilibre dans laquelle la pièce mobile (le manchon 120) pourrait rester est donc fortement réduit.
Ceci est avantageux par rapport au système d’embrayage automatique connu de la demande de brevet FR 2 952 677 A1, car, dans ce système d’embrayage automatique connu, malgré le système d’indexation, le manchon peut rester au point mort car il faut une énergie importante pour forcer le manchon à atteindre et craboter pleinement le pignon en vis-à-vis. De plus, le profil de la came peut se mater avec le temps et s’aplatir, voire générer un creux au sommet de celle-ci, définissant une position stable intermédiaire, dans laquelle le manchon n’est embrayé avec aucun des deux pignons.
En référence à la figure 2, les éléments d’embrayage complémentaires 123, 125 des pignons SG 116, 118 présentent des faces obliques 202, 204 d’éjection du manchon 120. Par ailleurs, les éléments d’embrayage 122, 124 du manchon 120 présentent des crochets 206, 208 destinés à coopérer avec des crochets 210, 212 complémentaires présentés par les éléments d’embrayage complémentaires 123, 125 des pignons SG 116, 118.
Les figures 2 à 6 illustrent différentes positions du manchon 120 lors de son déplacement entre sa position embrayée au deuxième pignon SG 118 et sa position embrayée au premier pignon SG 116.
Le fonctionnement du système d’embrayage 110 va à présent être décrit.
Initialement, l’ensemble moteur 102 et le SG 106 sont à l’arrêt. Du fait du système de rappel 132, le manchon 120 est embrayé au deuxième pignon SG 118. Cette configuration initiale est illustrée sur la figure 2.
Pour démarrer l’ensemble moteur 102, le SG 106 est allumé en mode démarreur de manière à entraîner en rotation l’arbre SG 108. Du fait de la liaison hélicoïdale 130, la rotation de l’arbre SG 108 entraîne la rotation du manchon 120 qui à son tour entraîne en rotation le deuxième pignon 118. En outre, toujours du fait de la liaison hélicoïdale 130, la rotation de l’arbre SG 108 entraîne la translation du manchon 120 en direction du premier pignon SG 116. Cette translation est stoppée par la coopération des crochets 208, 212 (figure 3), de sorte que l’arbre SG 108 et le manchon 120 sont à ce moment solidaires en rotation et tournent à la même vitesse. Ainsi, le SG 106 en mode démarreur fournit un couple à l’ensemble moteur 102 au travers de l’arbre SG 108, du manchon 120, du deuxième pignon SG 118, du deuxième pignon moteur 114 et de l’arbre moteur 104. Lors de cette phase de démarrage de l’ensemble moteur 102, la vitesse de rotation est d’abord nulle, puis faible, ce qui entraîne le besoin d’un couple important. Ainsi, il est possible de dimensionner les deuxièmes pignons 114, 118 pour qu’ils présentent un rapport de réduction important permettant de limiter le couple dans les engrènements entre eux en augmentant la vitesse relative du SG 106 en mode démarreur par rapport à l’ensemble moteur 102.
Le démarrage de l’ensemble moteur 102 a pour conséquence que ce dernier entraîne les pignons SG 116, 118 au travers de l’arbre moteur 104 et de respectivement les pignons moteur 112, 114. En particulier, l’ensemble moteur 102 entraîne le pignon SG 118 à une vitesse supérieure à celle du manchon 120 et de l’arbre SG 108. Les deuxième éléments d’embrayage 124 se désaccouplent alors des éléments d’embrayage complémentaires 125 et arrivent au contact des faces d’éjection 204 sur lesquelles elles glissent (figure 4), éjectant ainsi le manchon 120 vers le premier pignon SG 116 en surmontant la force de rappel du dispositif de rappel 132.
La présence de la liaison hélicoïdale 130 facilite l’éjection du manchon 120. En effet, le SG 106 détecte le démarrage de l’ensemble moteur 102 et, en réponse, accélère brutalement la rotation de l’arbre SG 108 pendant un temps, par exemple de durée prédéfinie. Du fait de l’inertie du manchon 120, cette accélération est convertie par la liaison hélicoïdale 130 principalement en une translation du manchon 120 vers le premier pignon SG 116, venant s’ajouter à la translation due à l’éjection par les faces d’éjection 204 du deuxième pignon SG 118. Après ce temps d’accélération, le SG 106 passe en mode générateur.
Le manchon 120 arrive alors à sa position d’embrayage avec le premier pignon SG 116 (figure 5), où les éléments d’embrayage 122, 123 s’accouplent (figure 6). À ce moment, l’ensemble moteur 102 fournit un couple au SG 106 en mode générateur au travers de l’arbre moteur 104, du premier pignon moteur 112, du premier pignon SG 116 et du manchon 120. Or, en mode générateur, le SG 106 a besoin d’une plage de variation de vitesse de rotation la plus faible possible, associée à une vitesse de rotation maximum pas trop importante. En effet, une vitesse importante entraînerait des contraintes également importantes sur le rotor du générateur, ainsi que des efforts dynamiques liés à l’énergie cinétique. Pour éviter cela, il est possible de dimensionner les premiers pignons 112, 116 différemment des deuxièmes pignons 114, 118 pour qu’ils présentent un rapport de réduction faible (inférieur au rapport de réduction des deuxièmes pignons 114, 118) permettant de limiter la vitesse de l’arbre SG 108.
En référence aux figures 7 à 11, un système d’embrayage 700 selon un premier mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit.
En référence à la figure 7, dans le système d’embrayage 700, le manchon, désigné à présent par la référence 702, est solidaire de l’arbre SG 108 en particulier axialement et en rotation. Il reste donc à la même position axiale par rapport aux pignons SG 116, 118.
Comme cela est visible sur la figure 8, chaque premier élément d’embrayage 122 est sous la forme d’un patin conçu pour frotter contre l’élément d’embrayage complémentaire 123 porté par le premier pignon SG 116 et sous la forme d’une piste. En outre, chaque premier élément d’embrayage 122 est monté pivotant sur le manchon 702 selon un axe respectif 806 parallèle à l’arbre SG 108. Ainsi, chaque premier élément d’embrayage 122 est mobile en particulier radialement par rapport à l’arbre SG 108, de manière à se déplacer entre une première position rapprochée de l’arbre SG 108 dans laquelle il est débrayé du premier pignon SG 116 et une deuxième position éloignée de l’arbre SG 108 dans laquelle il est embrayé par frottement au premier pignon SG 116 (situation illustrée sur la figure 8).
Le système d’embrayage 700 comporte en outre un dispositif de rappel 808 conçu pour rappeler chaque premier élément d’embrayage 122 vers sa première position (position débrayée rapprochée de l’arbre SG 108). Dans l’exemple décrit, le dispositif de rappel 808 comporte, pour chaque premier élément d’embrayage 122, un ressort de rappel 808 fixé à une extrémité au manchon 702 et à une autre extrémité au premier élément d’embrayage 122.
Dans l’exemple décrit, chaque premier élément d’embrayage 122 forme une masselotte subissant une force centrifuge résultant d’une vitesse de rotation de l’arbre SG 108. Comme cela sera expliqué par a suite, le passage de la première position à la deuxième position se fait en utilisant cette force centrifuge.
Le système d’embrayage 700 comporte en outre un système 810 d’interconnexion des éléments d’embrayage 122, 124 conçu pour que l’embrayage, respectivement le débrayage, des premiers éléments d’embrayage 122 entraîne le débrayage, respectivement l’embrayage, des deuxièmes éléments d’embrayage 124 qui seront décrit en détail plus loin en référence à la figure 9.
Le système d’interconnexion 810 comporte tout d’abord, pour chaque premier élément d’embrayage 122, un levier 812 solidaire de ce premier élément d’embrayage 122 de manière à tourner en même temps que lui autour de l’axe 806. Ce levier 812 est pourvu d’un doigt 814.
Le système d’interconnexion 810 comporte en outre une came 816 mobile par rapport à l’arbre SG 108, en rotation autour de ce dernier dans l’exemple décrit. La came 816 présente des rainures radiales 818 dans lesquelles sont respectivement engagés les doigts 814 des leviers 812. Ainsi, le déplacement des premiers éléments d’embrayage 122 entre leurs positions rapprochée et éloignée provoque une rotation correspondante de la came 816.
En référence à la figure 9, comme pour les premiers éléments d’embrayage 122, chaque deuxième élément d’embrayage 124 est sous la forme d’un patin conçu pour frotter contre une piste formant l’élément d’embrayage complémentaire 125 du deuxième pignon SG 118. En outre, chaque deuxième élément d’embrayage 124 est monté pivotant sur le manchon 702 selon un axe respectif 906, par exemple parallèle à l’arbre SG 108. Ainsi, chaque deuxième élément d’embrayage 124 est mobile en particulier radialement par rapport à l’arbre SG 108, de manière à se déplacer entre une première position rapprochée de l’arbre SG 108 dans laquelle il est débrayé du deuxième pignon SG 118 (situation illustrée sur la figure 9) et une deuxième position éloignée de l’arbre SG 108 dans laquelle il est embrayé par frottement au deuxième pignon SG 118.
Le système d’interconnexion 810 comporte en outre, pour chaque deuxième élément d’embrayage 124, un levier 912 solidaire de ce deuxième élément d’embrayage 124 de manière à tourner en même temps que lui autour de l’axe 906. Ce levier 912 est pourvu d’un doigt 914. La came 816 présente en outre des rainures radiales 918 dans lesquelles sont respectivement engagés les doigts 914 des leviers 912. Ainsi, la rotation de la came 816 provoque le déplacement des deuxièmes éléments d’embrayage 124 entre leurs positions rapprochée et éloignée.
Les figures 10 et 11 illustrent un mode de réalisation identique à celui des figures 7 à 9, si ce n’est qu’il comporte trois premiers éléments d’embrayage 122 et trois deuxièmes éléments d’embrayage 124 au lieu de quatre, et que les rainures 818, 918 sont obliques et non radiales.
Le fonctionnement du système d’embrayage 700 va à présent être décrit plus en détail.
Initialement, l’ensemble moteur 102 et le SG 106 sont à l’arrêt. Du fait du système de rappel 808, le manchon 702 est embrayé au deuxième pignon SG 118. Cette configuration initiale est illustrée sur la figure 10.
Pour démarrer l’ensemble moteur 102, le SG 106 est allumé en mode démarreur de manière à entraîner en rotation l’arbre SG 108. Du fait de cette rotation, les premiers éléments d’embrayage 122 subissent une force centrifuge. Les deuxièmes éléments d’embrayage 124 subissent également une force centrifuge, mais dans une moindre mesure du fait d’une masse plus faible et du fait qu’ils sont situés plus proches de l’arbre SG 108 que les premiers éléments d’embrayage 122.
Cependant, le système de rappel 808 est dimensionné de manière à compenser cette force centrifuge pour que les premiers éléments d’embrayage 122 restent en position débrayée et que les deuxièmes éléments d’embrayage 124 restent en position embrayée. Ainsi, le SG 106 en mode démarreur fournit un couple à l’ensemble moteur 102 au travers de l’arbre SG 108, du manchon 702, du deuxième pignon SG 118, du deuxième pignon moteur 114 et de l’arbre moteur 104.
Le démarrage de l’ensemble moteur 102 a pour conséquence que ce dernier entraîne les pignons SG 116, 118 au travers de l’arbre moteur 104 et de respectivement les pignons moteur 112, 114. En particulier, l’ensemble moteur 102 entraîne le pignon SG 118 et donc le manchon 702 et l’arbre SG 108, à une vitesse élevée de sorte que la force centrifuge surmonte la force de rappel du dispositif de rappel 808, ainsi que la force centrifuge des deuxièmes éléments d’embrayage 124. Ainsi, les premiers éléments d’embrayage 122 passent de leur position débrayée à leur position embrayée. Du fait du système d’interconnexion 810, ce déplacement des premiers éléments d’embrayage 122 entraîne le passage des deuxièmes éléments d’embrayage 124 de leur position embrayée à leur position débrayée.
En parallèle, le démarrage de l’ensemble moteur 102 est détecté par le SG 106. Pour faciliter le passage des premiers éléments d’embrayage 122 à leur position embrayée, le SG 106 accélère de préférence la rotation de l’arbre SG 108 pendant un temps, par exemple de durée prédéfinie, en réponse à la détection du démarrage de l’ensemble moteur 102. Ainsi, si l’entraînement par l’ensemble moteur 102 ne génère pas une force centrifuge suffisante, la rotation accélérée du SG 106 fournit une force centrifuge permettant le passage en position embrayée des premiers éléments d’embrayage 122. Le SG 106 passe ensuite en mode générateur. À ce moment, l’ensemble moteur 102 fournit un couple au SG 106 en mode générateur au travers de l’arbre moteur 104, du premier pignon moteur 112, du premier pignon SG 116, du manchon 702 et de l’arbre SG 108.
L’avantage de l’utilisation de la force centrifuge, est que le passage à une position embrayée au premier pignon SG 116 dépend uniquement de la vitesse de l’arbre SG 108, et non de la différence de vitesses entre la vitesse de l’arbre SG 108 et la vitesse du deuxième pignon 118 comme dans le système d’embrayage de la figure 1. Ainsi, il suffit de s’assurer que l’arbre SG 108 atteint une vitesse suffisante sans se soucier du régime de fonctionnement de l’ensemble moteur 102 entraînant le deuxième pignon 118.
En référence aux figures 12 à 14, un système d’embrayage 1200 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit.
En référence à la figure 12, dans le système d’embrayage 1200, les éléments d’embrayage 122, 124 sont montés pivotants sur le manchon 702 selon un axe respectif 1202, mais qui est cette fois perpendiculaire à l’arbre SG 108 (perpendiculaire au plan de la figure 12). Dans l’exemple décrit, le système d’embrayage 1200 comporte, pour chaque élément d’embrayage 122, 124, un levier 1204 portant l’élément d’embrayage 122, 124 et présentant une extrémité montée sur le manchon 702 pivotante autour de l’axe 1202. Toujours dans l’exemple décrit, les éléments d’embrayage 122, 124 sont regroupés par paires comportant chacune un premier élément d’embrayage 122 et un deuxième élément d’embrayage 124 partageant un même axe 1202 de pivotement.
Chaque premier élément d’embrayage 122 est ainsi conçu pour prendre une position rapprochée de l’arbre SG 108 dans laquelle il est débrayé du premier élément complémentaire 123 (position de la figure 12) et une position éloignée de l’arbre SG 108 dans laquelle il est embrayé à l’un des premiers éléments complémentaires 123. Inversement, chaque deuxième élément d’embrayage 124 est conçu pour prendre une position rapprochée de l’arbre SG 108 dans laquelle il est embrayé à l’un des deuxièmes éléments complémentaires 125 (position de la figure 12) et une position éloignée de l’arbre SG 108 dans laquelle il est débrayé des deuxièmes éléments complémentaires 125.
Dans le système d’embrayage 1200, le système d’interconnexion des éléments d’embrayage 122, 124 comporte, pour chaque paire d’éléments d’embrayage 122, 124, un bras articulé 1206 dont une première extrémité est montée pivotante sur le premier élément d’embrayage 122 de la paire, tandis qu’une deuxième extrémité est montée pivotante sur le deuxième élément d’embrayage 124 de la paire. Dans l’exemple décrit, les extrémités du bras articulé 1206 sont respectivement montées pivotantes sur les leviers 1204.
Le bras articulé 1206 comporte plusieurs barreaux rigides pivotants les uns par rapport aux autres, par exemple cinq barreaux dans l’exemple décrit. Toujours dans l’exemple décrit, les barreaux sont pivotants selon des axes parallèles à l’axe 1202 de pivotement des éléments d’embrayage 122, 124. Un des barreaux rigides, désigné par la référence 1208, est de préférence monté sur le manchon 702 mobile en translation radiale par rapport à l’arbre SG 108. Par exemple, ce barreau 1208 présente un trou traversant 1210 engagé dans une tige radiale 1212 du manchon 702, de manière à coulisser dessus.
Chaque bras articulé 1206 interconnecte les deux éléments d’embrayage 122, 124 de la paire correspondante, de sorte qu’un déplacement d’un des éléments d’embrayage 122, 124 d’une position à l’autre entraîne le même déplacement de l’autre des éléments d’embrayage 122, 124.
Le système d’embrayage 1200 comporte en outre un dispositif de rappel 1214 des éléments d’embrayage 122, 124 vers leur position rapprochée de l’arbre SG 108 (correspondant à une position débrayée pour les premiers éléments d’embrayage 122 et une position embrayée pour les deuxièmes éléments d’embrayage 124). Dans l’exemple décrit, le dispositif de rappel 1214 comporte un ressort monté 1214 sur chaque tige 1212 du manchon 702 et destiné à repousser le barreau 1208 mobile en translation radiale.
La figure 13 illustre plus précisément la structure du système d’embrayage 1200 et la figure 14 illustre la situation où les éléments d’embrayage 122 sont embrayés et les éléments d’embrayage 124 sont débrayés.
Le fonctionnement du système d’embrayage 1200 est essentiellement similaire à celui du système d’embraye 700, si ce n’est que la force centrifuge subie par les premiers éléments d’embrayage 122 et la force centrifuge subie par les deuxièmes éléments d’embrayage 124 se renforcent pour faire commuter le système d’embrayage 1200.
En référence aux figures 15 et 16, un système d’embrayage 1500 selon un troisième mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit.
En référence à la figure 15, dans le système d’embrayage 1500, les masselottes, désignées par la référence 1502, sont distinctes des éléments d’embrayage 122, 124. Ces masselottes 1502 sont mobiles radialement par rapport à l’arbre SG 108. Par exemple, elles sont montées en translation sur des tiges radiales 1504 respectives solidaires de l’arbre SG 108. Ainsi, chaque masselotte 1502 est conçue pour se déplacer entre une position rapprochée de l’arbre SG 108 et une position éloignée de l’arbre SG 108.
En outre, dans le système d’embrayage 1500, le système d’interconnexion comporte un manchon 1506 monté mobile axialement sur l’arbre SG 108 (mais solidaire en rotation) et portant, du côté du premier pignon SG 116, le ou les premiers éléments d’embrayage 122 et, du côté du deuxième pignon SG 116, le ou les deuxièmes éléments d’embrayage 124.
Le système d’embrayage 1500 comporte en outre un mécanisme conçu pour convertir un déplacement radial de chaque masselotte 1502 en un déplacement axial du manchon 1506. Dans l’exemple décrit, ce mécanisme comporte, pour chaque masselotte 1502, au moins un bras articulé 1508 dont une première extrémité est monté pivotante sur le manchon 1506 et dont une deuxième extrémité est montée pivotante sur la masselotte 1502. Dans l’exemple décrit, le bras articulé 1508 comporte en outre une troisième extrémité montée pivotante sur la tige radiale 1504.
Ainsi, lorsque les masselottes 1502 sont en position rapprochée de l’arbre SG 108, le manchon 1506 est du côté du deuxième pignon SG 118 de sorte que le ou les deuxièmes éléments d’embrayage 124 sont embrayés au deuxième pignon SG 118. Lorsque les masselottes 1502 sont en position éloignée de l’arbre SG 108, le manchon 1506 est du côté du premier pignon SG 116 de sorte que le ou les premiers éléments d’embrayage 116 sont embrayés au premier pignon SG 116.
Le système d’embrayage 1500 comporte en outre un dispositif de rappel 1510 conçu pour rappeler chaque masselotte 1502 vers sa position rapprochée de l’arbre SG 108, quelle que soit sa position. Dans l’exemple décrit, le dispositif de rappel 1510 comporte, pour chaque masselotte 1502, un ressort fixé, à une extrémité, à la tige radiale 1504 et, à une autre extrémité, à la masselotte 1502, de manière à être comprimé lorsque la masselotte 1502 s’éloigne de l’arbre SG 108 pour fournir à la masselotte 1502 une force de rappel en direction de sa position rapprochée de l’arbre SG 108.
Tel qu’illustré sur la figure 15, le système d’embrayage 1500 est embrayé au deuxième pignon SG 118, tandis que la figure 16 illustre le système d’embrayage 1500 embrayé au premier pignon SG 116.
Le fonctionnement du système d’embrayage 1500 est essentiellement similaire à celui des systèmes d’embraye 700, 1200 décrits précédemment.
La figure 17 illustre un système d’embrayage 1700 selon un quatrième mode de réalisation de l’invention identique au système d’embrayage 1500 si ce n’est que les éléments d’embrayages 122, 124 sont à denture par exemple rectiligne, tandis que les éléments d’embrayage 122, 124 du système d’embrayage 1500 sont à disque permettant une certaine continuité d’accouplement.
Il apparaît clairement qu’un système d’embrayage tel que ceux décrits précédemment permet de réduire le risque de rester dans une position intermédiaire dans laquelle aucun des pignons fous n’est embrayé à l’arbre.
On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Il est également bien entendu qu’au lieu d’un embrayage par frottement entre une piste et un patin, on peut préférer un embrayage par crabotage.
Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims (11)

  1. Système d’embrayage automatique (700 ; 1200 ; 1500 ; 1700) pour un système de propulsion d’aéronef (100), comportant :
    • un arbre (108) ;
    • des premier et deuxième pignons (116, 118) montés fous sur l’arbre (108) ;
    • au moins un premier, respectivement deuxième, élément d’embrayage (122, 124) solidaire en rotation de l’arbre (108) et conçu pour être sélectivement embrayé au premier, respectivement deuxième, pignon (116, 118) et débrayé du premier, respectivement deuxième, pignon (116, 118) ;
    • au moins une pièce mobile (122 ; 1502) par rapport à l’arbre (108) et coopérant avec les premiers éléments d’embrayage (122), de manière à se déplacer entre une première position extrême dans laquelle le ou les premiers éléments d’embrayage (122) sont débrayés et une deuxième position extrême dans laquelle le ou les premiers éléments d’embrayage (122) sont embrayés, la pièce mobile (122 ; 1502) étant conçue pour passer d’une position extrême à l’autre en prenant une succession continue de positions intermédiaires, en fonction d’une vitesse de rotation de l’arbre (108) ; et
    • un système d’interconnexion (810 ; 1206 ; 1506) des éléments d’embrayage (122, 124) conçu pour que l’embrayage, respectivement le débrayage, du ou des premiers éléments d’embrayage (122) entraîne le débrayage, respectivement l’embrayage, du ou des deuxièmes éléments d’embrayage (124) ;
    caractérisé en ce que chaque pièce mobile (122 ; 1510) comporte une masselotte (122 ; 1510) solidaire en rotation de l’arbre (108) et mobile radialement par rapport à l’arbre (108), en ce que les positions extrêmes sont une position rapprochée et une position éloignée de l’arbre (108), et en ce que la masselotte (122 ; 1510) est conçue pour passer de sa position rapprochée à sa position éloignée en subissant une force centrifuge résultant de la vitesse de rotation de l’arbre (108).
  2. Système d’embrayage (700 ; 1200 ; 1500 ; 1700) selon la revendication 1, comportant en outre un dispositif de rappel (808 ; 1214 ; 1510) conçu pour rappeler la pièce mobile (122 ; 1510) vers l’une prédéfinie de ses deux positions extrême quelle que soit la position de la pièce mobile (122 ; 1502)
  3. Système d’embrayage (700 ; 1200) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque masselotte comporte l’un des éléments d’embrayage (122, 124).
  4. Système d’embrayage (700) selon la revendication 3, dans lequel le système d’interconnexion (810) comporte, pour chaque élément d’embrayage (122, 124), un doigt (814, 914) solidaire de cet élément d’embrayage (122, 124), et une came (816) mobile par rapport à l’arbre (108) et présentant des rainures (818, 918) dans lesquelles sont respectivement engagés les doigts (814, 914).
  5. Système d’embrayage (1200) selon la revendication 3, dans lequel le système d’interconnexion (1206) comporte au moins un bras articulé dont une première extrémité est montée pivotante sur l’un du ou des premiers éléments d’embrayage (122) et dont une deuxième extrémité est montée pivotante sur l’un du ou des deuxièmes éléments d’embrayage (124).
  6. Système d’embrayage (700 ; 1200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comportant en outre un manchon (702) solidaire de l’arbre (108), sur lequel chaque élément d’embrayage (122, 124) est monté pivotant.
  7. Système d’embrayage (1500 ; 1700) selon la revendication 2, dans lequel les masselottes (1502) sont distinctes des éléments d’embrayage (122, 124).
  8. Système d’embrayage (1500 ; 1700) selon la revendication 2 ou 7, dans lequel le système d’interconnexion comporte un manchon (1506) monté mobile axialement sur l’arbre (108) et portant les éléments d’embrayage (122, 124), et comportant en outre un mécanisme conçu pour convertir un déplacement radial de chaque masselotte (1502) en un déplacement axial du manchon (1506).
  9. Système d’embrayage (1500 ; 1700) selon la revendication 8, dans lequel le mécanisme comporte, pour chaque masselotte (1502), au moins un bras articulé (1508) dont une première extrémité est montée pivotante sur le manchon (1506) et dont une deuxième extrémité est montée pivotante sur la masselotte (1502).
  10. Système d’embrayage (700 ; 1200 ; 1500 ; 1700) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le système de rappel comporte, pour chaque pièce mobile (122 ; 1502), un ressort de rappel (808 ; 1214 ; 1510).
  11. Système de propulsion d’aéronef (100), comportant :
    • un démarreur/ générateur (106) présentant un arbre de démarreur/générateur (108) ;
    • un ensemble moteur (102) présentant un arbre moteur (104) ;
    • des premier et deuxième pignons fixes (112, 114) portés par l’un parmi l’arbre moteur (104) et l’arbre de démarreur/générateur (108) ; et
    • un système d’embrayage (700 ; 1200 ; 1500 ; 1700) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l’arbre est l’autre parmi l’arbre moteur (104) et l’arbre de démarreur/générateur (108) et dans lequel les premier et deuxième pignons fous (116, 118) sont respectivement engrenés avec les premier et deuxième pignons fixes (112, 114).
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