FR3115086A1 - Dispositif d’accouplement mécanique entre deux arbres , boîtier d’engrenage de turbomachine l’ayant - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif d’accouplement mécanique, comportant un arbre mâle (1) portant des dents externes (11), un arbre femelle portant des dents internes, chaque dent (11) ayant un sommet (12), dont une extrémité longitudinale (13) est reliée à une surface (15) de l’arbre (1) par un flanc frontal (14), caractérisé en ce que les flancs frontaux (14) sont courbes et convexes le long de la direction (AX), entre le diamètre (D1) de l’extrémité (13) des sommets (12) et le diamètre (D2) de la surface (15), avec une continuité de pente des flancs frontaux (14) au moins entre l’extrémité (13) et la surface (15). Figure pour l’abrégé : Figure 4

Description

Dispositif d’accouplement mécanique entredeux arbres,boîtier d’engrenage deturbomachinel’ayant

L'invention concerne un dispositif d’accouplement mécanique entre deux arbres rotatifs.

Le domaine de l’invention concerne les turbomachines d’aéronefs, comme par exemple les turboréacteurs ou les turbopropulseurs.

On connaît de tels dispositifs dont les arbres sont à cannelures, les cannelures de l’arbre mâle engrenant dans les cannelures de l’arbre femelle situé autour de l’arbre mâle.

Suivant l’invention, ces cannelures peuvent être lubrifiées par un bain d’huile, dont le niveau est réalisé par une pièce de révolution souple (bague de niveau) montée à proximité de la cannelure femelle.

Suivant l’invention, on souhaite que les dents de l’arbre mâle, délimitant les cannelures de celui-ci, puissent passer, lors du montage de l’arbre mâle dans l’arbre femelle, à travers cette bague de retenue d’huile.

Ainsi, un inconvénient de ce montage est qu’il occasionne une sollicitation des dents de l’arbre mâle contre le matériau souple de la bague de retenue d’huile. Or, cette bague de retenue d’huile peut être particulièrement sensible aux pressions de contact exercées par les dents de l’arbre mâle, qui peuvent diminuer la durée de vie de la bague.

Un objectif de l’invention est d’obtenir un dispositif d’accouplement mécanique et une turbomachine munie de celui-ci, qui pallie les inconvénients mentionnés ci-dessus.

A cet effet, un premier objet de l’invention est un dispositif d’accouplement mécanique s’étendant autour d’un axe, comportant un arbre mâle portant au moins un premier ensemble de dents externes formant des cannelures externes d’accouplement réparties autour de l’axe, un arbre femelle portant des dents internes formant des cannelures internes d’accouplement qui s’étendent autour des cannelures externes d’accouplement lorsque l’arbre mâle est positionné dans l’arbre femelle,
les dents externes étant configurées pour s’accoupler avec les dents internes lorsque l’arbre mâle est positionné dans l’arbre femelle,
chaque dent externe ayant un sommet de dent, dont une extrémité longitudinale est reliée à une surface de support de l’arbre mâle par un flanc frontal, qui s’étend suivant la direction de l’axe,
les sommets de dent ayant un premier diamètre extérieur, qui est plus grand qu’un deuxième diamètre extérieur de la surface de support,
caractérisé en ce que
les flancs frontaux des dents externes sont courbes et convexes le long de l’axe entre le premier diamètre extérieur de l’extrémité longitudinale des sommets de dent et le deuxième diamètre extérieur de la surface de support, avec une continuité de pente des flancs frontaux au moins entre l’extrémité longitudinale des sommets de dent et la surface de support.

L'invention permet ainsi de réduire les sollicitations générées par les dents de l’arbre mâle sur la bague lors de l’insertion de ces dents dans la bague lors du montage de l’arbre mâle dans l’arbre femelle. La robustesse de la bague s’en trouve renforcée. Il peut être noté que ce type de bague subit généralement un certain nombre de sollicitations agressives, pouvant être le passage mentionné ci-dessus d’une cannelure mâle à travers, mais également la pression hydrostatique dans le cas de la présence d’un bain d’huile centrifugée lors de la rotation et un environnement en température élevée. La limitation des sollicitations de la bague lors de l’opération de montage permet de réduire sa sensibilité aux autres types de sollicitations et de maximiser sa durée de vie.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, l’arbre mâle est configuré pour être inséré dans l’arbre femelle dans un sens prescrit d’insertion le long de l’axe en entrant dans une ouverture prescrite d’insertion, prévue dans l’arbre femelle.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le dispositif comporte une bague de retenue d’huile, qui est fixée dans l’arbre femelle entre les dents internes et l’ouverture prescrite d’insertion.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, la bague de retenue d’huile comporte une section intérieure, qui est en un matériau plus souple que celui des dents externes et qui a un troisième diamètre intérieur plus petit que le premier diamètre extérieur des dents externes et plus grand que le deuxième diamètre extérieur de la surface de support pour permettre aux flancs frontaux des dents externes de traverser la section intérieure de la bague de retenue d’huile lorsque l’arbre mâle est inséré dans l’arbre femelle dans le sens prescrit d’insertion le long de l’axe.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, chaque flanc frontal de chaque dent externe est courbe et convexe au-dessus d’un plan géométrique joignant l’extrémité longitudinale du sommet de dent ayant le premier diamètre extérieur à un point reliant le flanc frontal à la surface de support ayant le deuxième diamètre extérieur.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, les flancs frontaux des dents externes ont une courbure convexe variant continûment le long de la direction longitudinale de rotation en allant du sommet de dent ayant le premier diamètre extérieur au moins jusqu’en-dessous du troisième diamètre intérieur.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, les flancs frontaux des dents externes ont une section longitudinale de forme choisie parmi un arc de cercle, un tronçon d’ellipse, un tronçon de parabole, une fonction puissance, une fonction de Haack et un lemniscate de Bernoulli.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, l’arbre mâle et l’arbre femelle sont deux arbres de transmission de rotation d’une turbomachine aéronautique.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, l’arbre mâle est un arbre d’une turbine basse pression d’une turbomachine aéronautique, l’arbre femelle est un arbre d’un compresseur basse pression de la turbomachine aéronautique.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, l’arbre mâle est un arbre de transmission d’un boîtier d’engrenage de turbomachine aéronautique, l’arbre femelle est un pignon du boîtier d’engrenage de turbomachine aéronautique.

Un deuxième objet de l’invention est un boîtier d’engrenage de turbomachine comprenant un dispositif d’accouplement mécanique tel que décrit ci-dessus, dont l’arbre mâle est un arbre de transmission du boîtier d’engrenage et dont l’arbre femelle est un pignon du boîtier d’engrenage de turbomachine aéronautique.

Un troisième objet de l’invention est une turbomachine aéronautique, comportant une turbine basse pression, un compresseur basse pression et un dispositif d’accouplement mécanique tel que décrit ci-dessus, dont l’arbre mâle est un arbre de la turbine basse pression et dont l’arbre femelle est un arbre du compresseur basse pression.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif en référence aux figures ci-dessous des dessins annexés.

représente une vue schématique en coupe axiale d’une turbomachine, pouvant comporter le dispositif d’accouplement suivant l’invention.

représente une vue schématique en coupe longitudinale du dispositif d’accouplement suivant un mode de réalisation de l’invention.

représente une vue schématique en perspective du dispositif d’accouplement suivant un mode de réalisation de l’invention.

représente une vue schématique en coupe longitudinale agrandie d’une partie du dispositif d’accouplement suivant un mode de réalisation de l’invention.

représente une vue schématique en perspective d’un dispositif d’accouplement suivant l’état de la technique, montrant les sollicitations en flexion exercées sur une bague de celui-ci.

représente une vue schématique en coupe longitudinale agrandie d’une partie du dispositif d’accouplement suivant un autre mode de réalisation de l’invention.

représente une vue schématique en coupe longitudinale agrandie d’une partie de la turbomachine, dans laquelle peut être utlisée le dispositif d’accouplement suivant l’invention.

On décrit ci-dessous plus en détail en référence à la figure 1 un exemple de turbomachine 100 sur laquelle peut être utilisé le dispositif 10 d’accouplement suivant l’invention.

Ainsi que cela est connu, la turbomachine 100 représentée à la figure 1 est destinée à être installée sur un aéronef non représenté pour le propulser dans les airs.

L’ensemble moteur à turbine à gaz ou turbomachine 100 s’étend autour d’un axe AX ou direction axiale AX (ou première direction longitudinale AX mentionnée ci-dessous) orientée de l’amont vers l’aval. Par la suite, les termes « amont », respectivement « aval » ou « avant », respectivement « arrière », ou « gauche » respectivement « droite » ou « axialement » sont pris le long de la direction générale des gaz qui s’écoulent dans la turbomachine selon l’axe AX. La direction allant de l’intérieur vers l’extérieur est la direction radiale DR (ou troisième direction DR de hauteur mentionnée ci-dessous) partant de l’axe AX.

La turbomachine 100 est par exemple à double corps. La turbomachine 100 comprend un premier étage formé par une soufflante rotative 280 et un générateur de gaz 130, situé en aval de la soufflante rotative 280. Central à la turbomachine, le générateur de gaz 130 comprend, de l’amont vers l’aval dans le sens d’écoulement des gaz, un compresseur basse pression CBP1, un compresseur haute pression CHP1, une chambre de combustion 160, une turbine haute pression THP1 et une turbine basse pression TBP1, qui délimitent un flux primaire de gaz FP1.

La turbomachine 100 présente une extrémité amont d'admission 290 située en amont de la soufflante 280, et une extrémité aval d'échappement 310. La turbomachine 100 comprend également un carter inter-veine 360 qui délimite une veine primaire dans laquelle circule le flux primaire FP1 qui traverse en aval de la soufflante 280 le compresseur basse pression CBP1, le compresseur haute pression CHP1, la turbine haute pression THP1 et la turbine basse pression TBP1.

Le carter inter-veine 360 comporte, de l’amont vers l’aval, un carter 361 du compresseur basse pression CBP1, un carter intermédiaire 260, qui est interposé entre le compresseur basse pression CBP1 et le compresseur haute pression CHP1, un carter 362 du compresseur haute pression CHP1, un carter 363 de la turbine haute pression THP1 et un carter 190 de la turbine basse pression TBP1.

Le compresseur basse pression CBP1 et le compresseur haute pression CHP1 peuvent comporter chacun un ou plusieurs étages, chaque étage étant formé par un ensemble d’aubes fixes (ou aubage de stator) et un ensemble d’aubes rotatives (ou aubage de rotor).

La turbine haute pression THP1 et la turbine basse pression TBP1 peuvent comporter chacun un ou plusieurs étages, chaque étage étant formé par un ensemble d’aubes fixes (ou aubage de stator) et un ensemble d’aubes rotatives (ou aubage de rotor).

Les aubes fixes 101 du compresseur basse pression CBP1 sont fixées au carter 361. Les aubes rotatives 102 du compresseur basse pression CBP1 sont fixées à un premier arbre rotatif 410 de transmission. Les aubes fixes 107 de la turbine basse pression TBP1 sont fixées au carter 190. Les aubes rotatives 108 de la turbine basse pression TBP1 sont fixées à un deuxième arbre rotatif 411 de transmission. Les arbres 410 et 411 sont accouplés entre eux en rotation autour de l’axe AX.

Suivant un mode de réalisation, un dispositif 10 d’accouplement suivant l’invention, qui est décrit ci-dessous et qui comprend un arbre mâle 1 et un arbre femelle 2, est utlisé dans un boîtier 320 d’engrenage de turbomachine aéronautique. L’arbre mâle 1 est un arbre de transmission du boîtier 320 d’engrenage de turbomachine aéronautique, l’arbre femelle 2 joue le rôle de pignon du boîtier 320 d’engrenage de turbomachine aéronautique, engrenant avec l’arbre de transmission. Un exemple de boîtier 320 d’engrenage de turbomachine aéronautique est décrit ci-dessous en référence à la figure 7. Un tel boîtier 320 d’engrenage de turbomachine aéronautique peut servir à entraîner, à partir de l’arbre 1 de transmisson, un ou de plusieurs accessoire(s) EQ de la turbomachine aéronautique ou un ou de plusieurs équipement(s) EQ annexes de la turbomachine aéronautique, qui sont reliés chacun à un ou plusieurs arbre(s) femelle(s) 2. Il peut être prévu un arbre femelle 2 différent pour chaque accessoire EQ ou équipement EQ annexe. Ce ou ces accessoire(s) EQ de la turbomachine aéronautique ou ce ou ces équipement(s) EQ peuvent être par exemple une ou plusieurs pompes pour la production d’énergie hydraulique, et/ou l’alimentation en carburant, et/ou la lubrification, et/ou un ou plusieurs générateurs électriques pour la production de puissance électrique, et/ou une ou plusieurs pompe(s) à huile, et/ou une ou plusieurs pompe(s) hydraulique(s), et/ou une ou plusieurs pompe(s) à carburant, et/ou un ou plusieurs démarreur(s) et/ou un ou plusieurs alternateur(s) à aimant permanent pour fournir du courant électrique à un ou plusieurs équipement(s) de la turbomachine, et/ou un ou plusieurs déshuileur(s) centrifuge(s). Un tel boîtier 320 est également appelé boîtier de relais d’accessoire(s), ou en anglais AGB pour « Accessory GearBox ». La figure 7 montre un exemple non limitatif, où l’arbre 1 de transmission du boîtier 320 d’engrenage est relié à l’extérieur du boîtier 320 d’engrenage à un arbre radial 26. L’un des bras structuraux 340 du carter intermédiaire 260 contient l’arbre radial 26 dont l'extrémité interne est reliée par un couple d’autres pignons coniques à l'arbre d'entraînement 400 du compresseur haute pression CHP1. L’arbre 1 de transmission du boîtier 320 d’engrenage forme dans le boîtier 320 d’engrenages l’arbre mâle 1. Dans le boîtier 320 d’engrenages, l’arbre 2 femelle forme un pignon relié à un ou plusieurs accessoire(s) EQ de la turbomachine aéronautique ou à un ou plusieurs équipement(s) EQ annexe(s) de la turbomachine aéronautique, tels que décrits ci-dessus, pour permettre l’entraînement de ceux-ci à partir de l’arbre 1 de transmission.

Suivant d’autre modes de réalisation, le dispositif 10 d’accouplement suivant l’invention pourrait s’appliquer aux arbres de compresseur et de turbine. Ainsi, suivant un deuxième mode de réalisation, le premier arbre rotatif 410 de transmission du compresseur basse pression CBP1 peut être l’arbre femelle 2 d’un dispositif 10 d’accouplement suivant l’invention, qui est décrit ci-dessous, dont l’arbre mâle 1 est formé par le deuxième arbre rotatif 411 de transmission de la turbine basse pression TBP1. Les arbres 410 et 411 sont accouplés entre eux par le dispositif 10 d’accouplement pour être rotatifs autour de la direction longitudinale AX.

Les aubes fixes 103 du compresseur haute pression CHP1 sont fixées au carter 362. Les aubes rotatives 104 du compresseur haute pression CHP1 sont fixées à un troisième arbre rotatif 400 de transmission. Les aubes fixes 105 de la turbine haute pression THP1 sont fixées au carter 363. Les aubes rotatives 106 de la turbine haute pression THP1 sont fixées à un quatrième arbre rotatif 401 de transmission. Suivant un troisième mode de réalisation, le troisième arbre rotatif 400 de transmission du compresseur haute pression CHP1 peut être l’arbre femelle 2 d’un autre dispositif 10 d’accouplement suivant l’invention, qui est décrit ci-dessous, dont l’arbre mâle 1 est formé par le quatrième arbre rotatif 401 de transmission de la turbine haute pression THP1. Les arbres 400 et 401 sont accouplés entre eux par l’autre dispositif 10 d’accouplement pour être rotatifs autour de la direction longitudinale AX.

Les aubes 108 rotatives de la turbine basse pression TBP1 entraînent les aubes rotatives 102 du compresseur basse pression CBP1 en rotation autour de l’axe AX sous l'effet de la poussée des gaz provenant de la chambre de combustion 160. Les aubes rotatives 106 de la turbine haute pression THP1 entraînent les aubes rotatives 104 du compresseur haute pression CHP1 en rotation autour de l’axe AX sous l'effet de la poussée des gaz provenant de la chambre de combustion 160.

En fonctionnement, l'air s'écoule à travers la soufflante rotative 280 et une première partie FP1 (flux primaire FP1) du flux d'air est acheminée à travers le compresseur basse pression CBP1 et le compresseur haute pression CHP1, dans lesquels le flux d'air est comprimé et envoyé à la chambre de combustion 160. Les produits de combustion chauds (non représentés sur les figures) provenant de la chambre de combustion 160 sont utilisés pour entraîner les turbines THP1 et TBP1 et produire ainsi la poussée de la turbomachine 1. La turbomachine 100 comprend également une veine secondaire 390 qui est utilisée pour faire passer un flux secondaire FS1 du flux d'air évacué de la soufflante rotative 280 autour du carter inter-veine 360. Plus précisément, la veine secondaire 390 s'étend entre une paroi externe 201 d'un carénage 200 ou nacelle 200 et le carter inter-veine 360 entourant le générateur de gaz 130, le carter 300 de soufflante étant la partie amont de ce carénage 200 ou nacelle 200. Des bras structuraux 340 relient le carter intermédiaire 260 à la paroi externe 201 du carénage 200 dans la veine secondaire 390 du flux secondaire FS1.

Ci-dessous, le dispositif 10 d’accouplement suivant l’invention est décrit en référence aux figures 2 à 4 et 6.

Le dispositif 10 d’accouplement mécanique comporte un arbre mâle 1 portant au moins un premier ensemble de dents externes 11 réparties autour de l’axe AX. Les dents externes 11 font saillie radialement vers l’extérieur (d’une manière centrifuge à partir de l’axe AX) par rapport à une surface 15 de support de l’arbre mâle 1, pouvant être par exemple cylindrique et circulaire autour de l’axe AX. Les dents externes 11 délimitent entre elles des premières cannelures 17 ouvertes radialement vers l’extérieur (d’une manière centrifuge à partir de l’axe AX), également appelées cannelures externes 17 d’accouplement.

Le dispositif 10 d’accouplement mécanique comporte en outre un arbre femelle 2 devant entourer l’arbre mâle 1 autour de l’axe AX. L’arbre femelle 2 a une paroi extérieure 24 s’étendant autour de l’axe AX et délimitant un compartiment intérieur 23. La surface intérieure 25 de support de la paroi extérieure 24 porte des dents internes 21 réparties autour de l’axe AX. Les dents internes 21 font saillie radialement vers l’intérieur (d’une manière centripète vers l’axe AX) par rapport à la surface 25 intérieure de support de l’arbre femelle 2, pouvant être par exemple cylindrique et circulaire autour de l’axe AX. Les dents internes 21 délimitent entre elles des deuxièmes cannelures 27 ouvertes radialement vers l’intérieur (d’une manière centripète vers l’axe AX), également appelées cannelures internes 27 d’accouplement.
Les dents externes 11 sont configurées pour s’accoupler avec les dents internes 21 lorsque l’arbre mâle 1 est positionné dans l’arbre femelle 2. Suivant un mode de réalisation de l’invention, l’arbre mâle 1 doit être inséré dans le compartiment intérieur 23 de l’arbre femelle 2 dans un sens prescrit S1 d’insertion le long de l’axe AX en entrant dans une ouverture prescrite 22 d’insertion, prévue d’un côté de l’arbre femelle 2 jusqu’à la position P1 de montage représentée à la figure 2. Dans la position P1 de montage représentée à la figure 2, l’arbre mâle 1 est positionné dans l’arbre femelle 2, les dents externes 11 engrènent avec les dents internes 21, les dents externes 11 de l’arbre mâle 1 pénétrant dans les deuxièmes cannelures 27 de l’arbre femelle 2 et les dents internes 21 de l’arbre femelle 2 pénétrant dans les premières cannelures 17 de l’arbre mâle 1. Ainsi, dans cette position P1 de montage, l’arbre mâle 1 est solidaire en rotation de l’arbre femelle 2 autour de l’axe AX, la rotation de l’arbre femelle 2 autour de l’axe AX entraînant la rotation de l’arbre mâle 1 autour de l’axe AX et la rotation de l’arbre mâle 1 autour de l’axe AX entraînant la rotation de l’arbre femelle 2 autour de l’axe AX. Dans la position P1 de montage, les cannelures internes 27 d’accouplement s’étendent autour des cannelures externes 17 d’accouplement.
Chaque dent externe 11 de l’arbre mâle 1 a un sommet 12 de dent s’étendant sur une certaine longueur le long de l’axe AX et ayant un premier diamètre extérieur D1 constant par rapport à l’axe AX. Le sommet 12 de dent se termine dans le sens prescrit S1 d’insertion par une extrémité longitudinale 13. L’extrémité longitudinale 13 ayant le premier diamètre extérieur D1 est reliée à la surface 15 de support de l’arbre mâle 1 par un flanc frontal 14, qui s’étend suivant l’axe AX. La surface 15 de support a un deuxième diamètre extérieur D2 par rapport à l’axe AX. Le premier diamètre extérieur D1 des sommets 12 de dent et de leur extrémité longitudinale 13 est plus grand que le deuxième diamètre extérieur D2 de la surface 15 de support.
De l’huile de lubrification est présente dans le compartiment intérieur 23 de l’arbre femelle 2 au moins entre les cannelures 17 et 27 et les dents 11 et 21. Suivant un mode de réalisation de l’invention, le dispositif 10 d’accouplement mécanique comporte en outre une bague 3 de retenue d’huile pour empêcher l’huile de sortir du compartiment intérieur 23. La bague 3 de retenue d’huile est fixée à l’arbre femelle 2 et est positionnée entre les dents internes 21 et l’ouverture prescrite 22 d’insertion, le sens prescrit S1 d’insertion étant donc orienté de l’ouverture prescrite 22 d’insertion vers la bague 3 de retenue d’huile le long de l’axe AX. Bien entendu, d’autres pièces mécaniques 41, 42 peuvent être présentes dans le compartiment intérieur 23 entre l’arbre mâle 1 et l’arbre femelle 2, comme par exemple une pièce 41 dans laquelle pénètre la section intérieure 31 de la bague 3.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, représenté aux figures 2, 3, 4 et 6, la section intérieure 31 de la bague 3 de retenue d’huile est en un matériau plus souple que celui des dents externes 11 et des flancs 14 ou la bague 3 de retenue d’huile est entièrement en en un matériau plus souple que celui des dents externes 11 et des flancs 14. Ce matériau souple peut être un élastomère, par exemple un caoutchouc ou autre. La bague 3 de retenue d’huile forme un joint latéral d’étanchéité à l’huile. Suivant un mode de réalisation de l’invention, la section intérieure 31 de la bague 3 de retenue d’huile a un troisième diamètre intérieur D3, qui est plus petit que le premier diamètre extérieur D1 des dents externes 11 de l’arbre mâle 1 et qui est plus grand que le deuxième diamètre extérieur D2 de la surface 15 de support de l’arbre mâle 1. Ainsi, la section intérieure 31 de la bague 3 de retenue d’huile est flexible contre les flancs frontaux 14 des dents externes 11 et contre les sommets 12 des dents externes 11 pour permettre aux flancs frontaux 14 et aux dents externes 11 de traverser dans le sens prescrit S1 d’insertion la section intérieure 31 de la bague 3 de retenue d’huile, lorsque l’arbre mâle 1 est inséré dans l’arbre femelle 2 dans ce sens prescrit S1 d’insertion de la position démontée P2 de la figure 3 jusqu’à la position P1 de montage de la figure 2, en passant par la position intermédiaire P3 de la figure 4 ou 6.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, représenté aux figures 2, 3, 4 et 6, les flancs frontaux 14 des dents externes 11 de l’arbre mâle 1 sont courbes et convexes le long de l’axe AX et s’étendent du premier diamètre extérieur D1 de l’extrémité longitudinale 13 des sommets 12 des dents externes 11 au moins jusqu’en-dessous (vers l’intérieur et vers l’axe AX) du troisième diamètre intérieur D3 de la section intérieure 31 de la bague 3 de retenue d’huile, c’est-à-dire au moins jusqu’en-dessous (vers l’intérieur et vers l’axe AX) du point 18 de rencontre du flanc 14 avec le bord intérieur 32 de la section intérieure 31 de la bague 3 de retenue d’huile selon le sens prescrit S1 d’insertion. En particulier, suivant un mode de réalisation de l’invention, représenté aux figures 2, 3, 4 et 6, il y a une continuité de pente au moins entre l’extrémité longitudinale 13 des sommets 12 de dent et les flancs frontaux 14 des dents externes 11. Il y a ainsi une transition douce, sans rupture de pente en passant de l’extrémité longitudinale 13 ayant le premier diamètre extérieur D1 au flanc 14.

Lorsque la conception d’un accouplement par cannelures implique une opération de montage par passage de la cannelure mâle 17 à travers une bague souple 3, ce passage induit des pressions de contact entre les dents 11 de la cannelure mâle 17 et la bague souple 3. Or, cette dernière, par ses propriétés de matériau, peut être particulièrement sensible à ces pressions de contact. L’analyse et le retour d’expérience montrent que, dans l’état de la technique (ainsi que représenté à la figure 5) d’un dispositif 10’ d’accouplement dont l’arbre male 1’ a un flanc 14’ d’entrée de dents 11’ en forme de chanfrein 14’, ces pressions de contact sont maximales sur la bague souple 3’ au contact des arêtes des dents 11’, en particulier lorsqu’entre en contact avec la bague souple 3’ le point 13’ des dents 11’ qui marque l’intersection des trois arêtes 15’, 18’ et 16’:

- arête 15’ entre chanfrein 14’ d’entrée et sommet 12’ de dent,

- arête 18’ entre chanfrein 14’ d’entrée et cannelure 17’ de la dent 11’,

- arête 16’ entre cannelure 17’ de la dent 11’ et sommet 12’ de dent.

La figure 5 montre les valeurs croissantes V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8 et V9 de la déformation de la section intérieure 31’ de la bague souple 3’, exprimées sur l’échelle à gauche en millimètres, de la bague 3’ jusqu’au point 13’. Le retour d’expérience illustre ce phénomène, dans le sens où la présence de marques sur la bague 3’ de niveau, dues au montage, a déjà été constatée. L’invention permet de diminuer le niveau de ces pressions de contact en supprimant sur chaque dent 11’ de la cannelure mâle 17’ l’arête 15’ qui séparait le flanc 14’ d’entrée du sommet 12’ de dent.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, représenté aux figures 2, 3, 4 et 6, les flancs frontaux 14 des dents externes 11 sont courbes et convexes le long de l’axe AX entre le premier diamètre extérieur D1 de l’extrémité longitudinale 13 des sommets 12 de dent et le deuxième diamètre extérieur D2 de la surface 15 de support. Ainsi, sur chaque dent 11 de la cannelure 17 mâle, l’arête 15’ qui sépare le chanfrein 14’ d’entrée du sommet 12’ de dent de l’état de la technique est remplacée suivant l’invention par une forme évolutive du flanc 14, sans aucune rupture géométrique entre la naissance 16 de la dent 11 sur la surface 15 de support et le sommet 12 de la dent 11.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, représenté aux figures 2, 3 et 4, les flancs frontaux 14 des dents externes 11 de l’arbre mâle 1 sont courbes et convexes le long de l’axe AX et s’étendent du premier diamètre extérieur D1 de l’extrémité longitudinale 13 des sommets 12 des dents externes 11 jusqu’au deuxième diamètre extérieur D2 de la surface 15 de support, c’est-à-dire jusqu’à un point 16 reliant le flanc frontal 14 à la surface 15 de support ayant le deuxième diamètre extérieur D2.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, représenté aux figures 2, 3, 4 et 6, il y a une continuité de pente des flancs frontaux 14, et ce de l’extrémité longitudinale 13 des sommets 12 de dent à la surface 15 de support.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, représenté aux figures 2, 3 et 4, chaque flanc frontal 14 de chaque dent externe 11 est courbe et convexe au-dessus d’un plan géométrique P joignant l’extrémité longitudinale 13 du sommet 12 de dent ayant le premier diamètre extérieur D1 au point 16 reliant le flanc frontal 14 à la surface 15 de support ayant le deuxième diamètre extérieur D2.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, représenté aux figures 2, 3, 4 et 6, les flancs frontaux 14 des dents externes 11 ont une courbure convexe variant d’une manière continue le long de l’axe AX en allant du sommet 12 de dent ayant le premier diamètre extérieur D1 au moins jusqu’en-dessous (vers l’intérieur et vers l’axe AX) du troisième diamètre intérieur D3 de la section intérieure 31 de la bague 3 de retenue d’huile, c’est-à-dire au moins jusqu’en-dessous (vers l’intérieur et vers l’axe AX) du point 18 de rencontre du flanc 14 avec le bord intérieur 32 de la section intérieure 31 de la bague 3 de retenue d’huile selon le sens prescrit S1 d’insertion. Ainsi, la pente des flancs frontaux 14 le long de l’axe AX est variable et continue, y compris en passant de l’extrémité 13 ayant le premier diamètre extérieur D1 au flanc 14. Les flancs 14 et les sommets 12 des dents externes 11d’aube sont donc bombés sans arêtes rencontrant la bague 3 de retenue d’huile lorsque l’arbre mâle 1 est inséré dans la section intérieure 31 de la bague 3 de retenue d’huile suivant le sens prescrit S1 d’insertion.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, représenté aux figures 2, 3 et 4, les flancs frontaux 14 des dents externes 11 ont une courbure convexe variant continûment (pente variable et continue) le long de l’axe AX en allant du sommet 12 de dent ayant le premier diamètre extérieur D1 jusqu’au deuxième diamètre extérieur D2 de la surface 15 de support, c’est-à-dire jusqu’au point 16 reliant le flanc frontal 14 à la surface 15 de support ayant le deuxième diamètre extérieur D2.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, représenté aux figures 2, 3, 4 et 6, les flancs frontaux 14 des dents externes 11 ont une largeur croissante en allant du sommet 12 de dent ayant le premier diamètre extérieur D1 au moins jusqu’en-dessous du troisième diamètre intérieur D3, c’est-à-dire au moins jusqu’en-dessous (vers l’intérieur et vers l’axe AX) du point 18 de rencontre du flanc 14 avec le bord intérieur 32 de la section intérieure 31 de la bague 3 de retenue d’huile selon le sens prescrit S1 d’insertion. La largeur est prise le long de la direction circonférentielle SC autour de l’axe AX et est perpendiculaire à cette direction longitudinale AX de rotation.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, représenté aux figures 2, 3, 4 et 6, les flancs frontaux 14 des dents externes 11 ont une largeur croissante en allant du sommet 12 de dent ayant le premier diamètre extérieur D1 jusqu’au deuxième diamètre extérieur D2 de la surface 15 de support, c’est-à-dire jusqu’au point 16 reliant le flanc frontal 14 à la surface 15 de support ayant le deuxième diamètre extérieur D2.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, les flancs frontaux 14 des dents externes 11 ont une section longitudinale en forme d’arc de cercle, ou de tronçon d’ellipse, ou de tronçon de parabole, ou de fonction puissance, ou de fonction de Haack ou de lemniscate de Bernoulli, ou autres.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, représenté à la figure 6, la courbure des flancs frontaux 14 varie d’une manière continue le long de l’axe, est convexe du premier diamètre extérieur D1 de l’extrémité longitudinale 13 des sommets 12 de dent jusqu’en deçà du point 16 reliant le flanc frontal 14 à la surface 15 de support ayant le deuxième diamètre extérieur D2, et se raccorde à une portion concave de raccordement au point 16, située à proximité de ce point 16. Il y a une continuité de pente des flancs frontaux 14 du premier diamètre extérieur D1 de l’extrémité longitudinale 13 des sommets 12 de dent au point 16 reliant le flanc frontal 14 à la surface 15 de support ayant le deuxième diamètre extérieur D2.

Suivant un mode de réalisation, au cours du procédé de fabrication de l’arbre mâle 1, on réalise lors de la même opération d’usinage les flancs 14 et les sommets 12 de dent.

Bien entendu, les modes de réalisation, caractéristiques, possibilités et exemples décrits ci-dessus peuvent être combinés l’un avec l’autre ou être sélectionnés indépendamment l’un de l’autre.

Claims (10)

1. Dispositif d’accouplement mécanique s’étendant autour d’un axe (AX), comportant un arbre mâle (1) portant au moins un premier ensemble de dents externes (11) formant des cannelures externes (17) d’accouplement réparties autour de l’axe (AX), un arbre femelle (2) portant des dents internes (21) formant des cannelures internes (27) d’accouplement qui s’étendent autour des cannelures externes (17) d’accouplement lorsque l’arbre mâle (1) est positionné dans l’arbre femelle (2),
   les dents externes (11) étant configurées pour s’accoupler avec les dents internes (21) lorsque l’arbre mâle (1) est positionné dans l’arbre femelle (2),
   chaque dent externe (11) ayant un sommet (12) de dent, dont une extrémité longitudinale (13) est reliée à une surface (15) de support de l’arbre mâle (1) par un flanc frontal (14), qui s’étend suivant la direction de l’axe (AX),
   les sommets (12) de dent ayant un premier diamètre extérieur (D1), qui est plus grand qu’un deuxième diamètre extérieur (D2) de la surface (15) de support,
   caractérisé en ce que
   les flancs frontaux (14) des dents externes (11) sont courbes et convexes le long de l’axe (AX) entre le premier diamètre extérieur (D1) de l’extrémité longitudinale (13) des sommets (12) de dent et le deuxième diamètre extérieur (D2) de la surface (15) de support, avec une continuité de pente des flancs frontaux (14) au moins entre l’extrémité longitudinale (13) des sommets (12) de dent et la surface (15) de support.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l’arbre mâle (1) est configuré pour être inséré dans l’arbre femelle (2) dans un sens prescrit (S1) d’insertion le long de l’axe (AX) en entrant dans une ouverture prescrite (22) d’insertion, prévue dans l’arbre femelle (2).
3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif comporte une bague (3) de retenue d’huile, qui est fixée dans l’arbre femelle (2) entre les dents internes (21) et l’ouverture prescrite (22) d’insertion.
4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la bague (3) de retenue d’huile comporte une section intérieure (31), qui est en un matériau plus souple que celui des dents externes (11) et qui a un troisième diamètre intérieur (D3) plus petit que le premier diamètre extérieur (D1) des dents externes (11) et plus grand que le deuxième diamètre extérieur (D2) de la surface (15) de support pour permettre aux flancs frontaux (14) des dents externes (11) de traverser la section intérieure (31) de la bague (3) de retenue d’huile lorsque l’arbre mâle (1) est inséré dans l’arbre femelle (2) dans le sens prescrit (S1) d’insertion le long de l’axe (AX).
5. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque flanc frontal (14) de chaque dent externe (11) est courbe et convexe au-dessus d’un plan géométrique joignant l’extrémité longitudinale (13) du sommet (12) de dent ayant le premier diamètre extérieur (D1) à un point (16) reliant le flanc frontal (14) à la surface (15) de support ayant le deuxième diamètre extérieur (D2).
6. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les flancs frontaux (14) des dents externes (11) ont une courbure convexe variant continûment le long de la direction longitudinale (AX) de rotation en allant du sommet (12) de dent ayant le premier diamètre extérieur (D1) au moins jusqu’en-dessous du troisième diamètre intérieur (D3).
7. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les flancs frontaux (14) des dents externes (11) ont une section longitudinale de forme choisie parmi un arc de cercle, un tronçon d’ellipse, un tronçon de parabole, une fonction puissance, une fonction de Haack et un lemniscate de Bernoulli.
8. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’arbre mâle (1) et l’arbre femelle (2) sont deux arbres (411, 410; 400, 401) de transmission de rotation d’une turbomachine aéronautique.
9. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’arbre mâle (1) est un arbre de transmission d’un boîtier (320) d’engrenage de turbomachine aéronautique, l’arbre femelle (2) est un pignon du boîtier (320) d’engrenage de turbomachine aéronautique.
10. Boîtier (320) d’engrenage de turbomachine comprenant un dispositif (10) d’accouplement mécanique suivant l’une quelconque des revendications précédentes, dont l’arbre mâle (1) est un arbre (26) de transmission du boîtier (320) d’engrenage et dont l’arbre femelle (2) est un pignon du boîtier (320) d’engrenage de turbomachine aéronautique.