FR3128750A1 - SPEED REDUCER WITH TWO INTERMEDIATE TRANSMISSION LINES - Google Patents
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Abstract
Réducteur de vitesse (10) à deux lignes intermédiaires de transmission (16), en particulier pour une turbomachine d’aéronef, ce réducteur comprenant : - une ligne d’entrée (12), - une ligne de sortie (14), - deux lignes intermédiaires (16) configurées pour transmettre un couple de la ligne d’entrée (12) à la ligne de sortie (14), l’une des lignes intermédiaires (16), appelée ligne intermédiaire maître (16a), étant engrenée sans jeu avec la ligne d’entrée (12), et l’autre des lignes intermédiaires (16), appelée ligne intermédiaire esclave (16b), étant engrenée avec jeu (δ) avec la ligne d’entrée (20), et - un système à bascule (30) qui s’étend transversalement entre les lignes intermédiaires (16) et qui est configuré pour transmettre un effort axial depuis la ligne intermédiaire maître (16a) jusqu’à la ligne intermédiaire esclave (16b). Figure pour l'abrégé : Figure 3Speed reducer (10) with two intermediate transmission lines (16), in particular for an aircraft turbomachine, this reducer comprising: - an input line (12), - an output line (14), - two intermediate lines (16) configured to transmit a torque from the input line (12) to the output line (14), one of the intermediate lines (16), called master intermediate line (16a), being meshed without backlash with the input line (12), and the other of the intermediate lines (16), called intermediate slave line (16b), being meshed with play (δ) with the input line (20), and - a system rocker (30) which extends transversely between the intermediate lines (16) and which is configured to transmit an axial force from the master intermediate line (16a) to the slave intermediate line (16b). Figure for abstract: Figure 3
Description
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne un réducteur de vitesse à deux lignes intermédiaires de transmission, en particulier pour une turbomachine d’aéronef.The present invention relates to a speed reducer with two intermediate transmission lines, in particular for an aircraft turbine engine.
Arrière-plan techniqueTechnical background
Une turbomachine peut comprendre un ou plusieurs réducteurs mécaniques de vitesse. C’est notamment le cas d’un turbopropulseur dont l’hélice est entraînée en rotation par un arbre de turbine par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesse.A turbomachine may include one or more mechanical speed reducers. This is particularly the case of a turboprop whose propeller is driven in rotation by a turbine shaft via a speed reducer.
Il existe plusieurs types de réducteur de vitesse tels que les réducteurs à trains épicycloïdaux, à chaines, à vis sans fin, à lignes intermédiaires de transmission, etc. La présente invention concerne essentiellement un réducteur à lignes intermédiaires de transmission (aussi appelé réducteur composé ou « compound »).There are several types of speed reducers such as planetary gear reducers, chain reducers, worm gear reducers, intermediate transmission lines, etc. The present invention essentially relates to a gearbox with intermediate transmission lines (also called a compound gearbox or “compound”).
Dans la technique actuelle, un réducteur de vitesse de ce type comprend une ligne d’entrée et une ligne de sortie entraînée par la ligne d’entrée par l’intermédiaire de deux lignes intermédiaires de transmission. La puissance transmise par la ligne d’entrée est séparée entre les lignes intermédiaires avant d’être transférée à la ligne de sortie. Les lignes intermédiaires de transmission sont parallèles et comportent en général chacune un arbre portant un premier pignon engrainé avec un pignon de la ligne d’entrée, et un second pignon engrainé avec un pignon de la ligne de sortie. En jouant sur le nombre de dents des différents pignons, il est possible d’obtenir un rapport de réduction entre la ligne d’entrée et la ligne de sortie. Cette architecture permet une réduction de vitesse importante dans un encombrement réduit et avec une faible masse.In the current technique, a speed reducer of this type comprises an input line and an output line driven by the input line via two intermediate transmission lines. The power transmitted by the input line is separated between the intermediate lines before being transferred to the output line. The intermediate transmission lines are parallel and generally each comprise a shaft carrying a first pinion meshed with a pinion of the input line, and a second pinion meshed with a pinion of the output line. By adjusting the number of teeth of the various sprockets, it is possible to obtain a reduction ratio between the input line and the output line. This architecture allows a significant speed reduction in a small footprint and with low mass.
Par définition, un réducteur de ce type est un système hyperstatique. Sans aménagement particulier, il est possible qu’une ligne intermédiaire passe la majorité de la puissance moteur, tandis que l’autre ligne intermédiaire ne passe pratiquement pas de puissance.By definition, a reducer of this type is a hyperstatic system. Without special layout, it is possible that an intermediate line passes the majority of the engine power, while the other intermediate line passes practically no power.
Des solutions ont déjà été proposées pour résoudre ce problème technique.Solutions have already been proposed to solve this technical problem.
Le document FR-A1-3 026 452 propose par exemple un réducteur comportant des moyens de répartition de charges entre les lignes intermédiaires, ces moyens de répartition de charges comportant des moyens rotulants d’accouplement en rotation d’une extrémité de la ligne d’entrée, et des moyens d’amortissement à huile des déplacements radiaux d’une extrémité opposée de la ligne d’entrée.The document FR-A1-3 026 452 proposes for example a reducer comprising means for distributing loads between the intermediate lines, these means for distributing loads comprising swiveling means for coupling in rotation of one end of the line of input, and oil damping means of the radial displacements of an opposite end of the input line.
Si une des lignes intermédiaires est plus chargée, cela veut dire que le couple transitant par cette ligne est plus important que sur l’autre ligne, donc l’effort engendré par ce couple sur le pignon de la ligne d’entrée est plus important d’un côté que de l’autre. Une force sera donc appliquée sur le pignon d’entrée, ce qui provoquera le déplacement radial de la ligne d’entrée. Ce déplacement permet de rééquilibrer les jeux au niveau de la ligne d’entrée. A l’équilibre, les efforts sur le pignon dus aux couples sur les lignes intermédiaires s’annulent, ce qui veut dire que les couples sur les lignes intermédiaires sont égaux.If one of the intermediate lines is more heavily loaded, this means that the torque passing through this line is greater than on the other line, so the force generated by this torque on the pinion of the input line is greater d one side than the other. A force will therefore be applied to the input gear, which will cause the input line to move radially. This move helps to rebalance the games at the entry line. At equilibrium, the forces on the pinion due to the torques on the intermediate lines cancel each other out, which means that the torques on the intermediate lines are equal.
Le document FR-A1-3 035 163 propose un train à pignons parallèles comportant un circuit hydraulique comprenant, pour chaque pignon intermédiaire, un piston solidaire en translation du pignon et une chambre en contact avec le piston. Les chambres sont en communication de fluide les unes avec les autres de manière à ce qu'une pression de fluide dans le circuit soit égale dans toutes les chambres. Le circuit hydraulique comprend en outre un régulateur de pression adapté pour moduler la pression dans les chambres en fonction du déplacement axial d'un piston dit équilibreur jusqu'à une position d'équilibre du piston.Document FR-A1-3 035 163 proposes a train with parallel gears comprising a hydraulic circuit comprising, for each intermediate gear, a piston integral in translation with the gear and a chamber in contact with the piston. The chambers are in fluid communication with each other such that fluid pressure in the circuit is equal in all chambers. The hydraulic circuit further comprises a pressure regulator adapted to modulate the pressure in the chambers according to the axial displacement of a so-called balancer piston up to a position of equilibrium of the piston.
La section des pistons des vérins étant identique, les efforts résultants seront eux aussi identiques. Ces efforts axiaux identiques impliquent une répartition identique du couple d’entrée entre les lignes intermédiaires. Pour contrôler la pression, un des vérins joue le rôle de régulateur de pression en fonction de sa position. Suivant que ce vérin avance ou recule cela vient obstruer un circuit de fuite et la pression du circuit augmente ou diminue.The section of the cylinder pistons being identical, the resulting forces will also be identical. These identical axial forces imply an identical distribution of the input torque between the intermediate lines. To control the pressure, one of the cylinders acts as a pressure regulator depending on its position. Depending on whether this cylinder moves forward or backwards, it obstructs a leak circuit and the pressure in the circuit increases or decreases.
Cette technologie est toutefois perfectible car elle n’est pas autonome et dépend du fonctionnement du circuit hydraulique. Si ce circuit hydraulique tombe en panne, le système de répartition de charges ne fonctionne pas. Par ailleurs, cette technologie ne fonctionne pas pour les inversions de sens de rotation des lignes intermédiaires ou les inversions de couple.However, this technology can be improved because it is not autonomous and depends on the operation of the hydraulic circuit. If this hydraulic circuit fails, the load distribution system does not work. Furthermore, this technology does not work for reversals of direction of rotation of the intermediate lines or reversals of torque.
La présente invention propose un perfectionnement aux technologies existantes qui permet de résoudre tout ou partie des problèmes évoqués dans ce qui précède.The present invention proposes an improvement to the existing technologies which makes it possible to solve all or part of the problems mentioned above.
L’invention concerne un réducteur de vitesse à deux lignes intermédiaires de transmission, en particulier pour une turbomachine d’aéronef, ce réducteur comprenant :The invention relates to a speed reducer with two intermediate transmission lines, in particular for an aircraft turbomachine, this reducer comprising:
- une ligne d’entrée comportant un pignon d’entrée,- an entry line comprising an entry pinion,
- une ligne de sortie comportant un pignon de sortie,- an output line comprising an output pinion,
- deux lignes intermédiaires parallèles configurées pour transmettre un couple de la ligne d’entrée à la ligne de sortie, chacune de ces lignes intermédiaires comportant un premier pignon engrené avec le pignon d’entrée et un second pignon engrené avec le pignon de sortie, chacune de ces lignes intermédiaires étant mobile en translation le long de son axe de rotation,- two parallel intermediate lines configured to transmit a torque from the input line to the output line, each of these intermediate lines comprising a first pinion meshed with the input pinion and a second pinion meshed with the output pinion, each of these intermediate lines being movable in translation along its axis of rotation,
au moins un parmi le pignon d’entrée de la ligne d’entrée et le premier pignon de chacune des lignes intermédiaires ayant une denture hélicoïdale,at least one of the input pinion of the input line and the first pinion of each of the intermediate lines having helical teeth,
caractérisé en ce que l’une des lignes intermédiaires, appelée ligne intermédiaire maître, a la denture de son premier pignon qui est engrenée sans jeu avec la denture du pignon d’entrée, et l’autre des lignes intermédiaires, appelée ligne intermédiaire esclave, qui est engrenée avec jeu avec la denture du pignon d’entrée,characterized in that one of the intermediate lines, called master intermediate line, has the toothing of its first pinion which meshes without backlash with the toothing of the input pinion, and the other of the intermediate lines, called slave intermediate line, which is meshed with clearance with the toothing of the input pinion,
et en ce qu’il comprend en outre un système à bascule qui s’étend transversalement entre les lignes intermédiaires et qui est configuré pour transmettre un effort axial depuis la ligne intermédiaire maître jusqu’à la ligne intermédiaire esclave, et inversement, ce système à bascule comprenant :and in that it further comprises a rocker system which extends transversely between the intermediate lines and which is configured to transmit an axial force from the master intermediate line to the slave intermediate line, and vice versa, this system to rocker comprising:
- une première extrémité reliée à la ligne intermédiaire maître,- a first end connected to the master intermediate line,
- une seconde extrémité reliée à la ligne intermédiaire esclave, et- a second end connected to the intermediate slave line, and
- un pivot intermédiaire situé entre les première et seconde extrémités et définissant un axe de bascule du système qui est perpendiculaire à un plan passant par les axes de rotation des lignes intermédiaires.- an intermediate pivot located between the first and second ends and defining a tilting axis of the system which is perpendicular to a plane passing through the axes of rotation of the intermediate lines.
Le problème des réducteurs à lignes intermédiaires de la technique antérieure est lié à leur hyperstatisme lié aux nombres de contacts. Le système à bascule du réducteur selon l’invention permet de résoudre ce problème ainsi que ceux énoncés plus haut.The problem of intermediate line reducers of the prior art is linked to their hyperstatism linked to the numbers of contacts. The tilting system of the reducer according to the invention makes it possible to solve this problem as well as those mentioned above.
Il n’y a pas de jeu, en particulier en direction circonférentielle, entre la ligne intermédiaire maître et la ligne d’entrée, au niveau de leur engrènement. L’effort d’engrènement peut donc se transmettre entre le pignon d’entrée et le pignon de la ligne intermédiaire maître. Puisqu’au moins une des dentures de ces pignons sont hélicoïdales, un effort axial est généré par l’engrènement. Par contre, un jeu, en particulier en direction circonférentielle, est présent entre la ligne intermédiaire esclave et la ligne d’entrée, au niveau de leur engrènement.There is no play, in particular in the circumferential direction, between the master intermediate line and the entry line, at the level of their meshing. The meshing force can therefore be transmitted between the input pinion and the pinion of the master intermediate line. Since at least one of the teeth of these pinions is helical, an axial force is generated by the meshing. On the other hand, a play, in particular in the circumferential direction, is present between the intermediate slave line and the input line, at the level of their meshing.
L’effort axial créé par l’engrènement entre la ligne intermédiaire maître et la ligne d’entrée génère un déplacement axial la ligne intermédiaire maître. Ce déplacement fait basculer le système à bascule qui vient répercuter le déplacement de la ligne intermédiaire maître sur la ligne intermédiaire esclave. La ligne intermédiaire esclave se déplace alors dans le sens opposé à la ligne intermédiaire maître.The axial force created by the meshing between the master intermediate line and the entry line generates an axial displacement of the master intermediate line. This movement tilts the rocker system which reflects the movement of the master intermediate line on the slave intermediate line. The slave intermediate line then moves in the opposite direction to the master intermediate line.
Le déplacement de la ligne intermédiaire esclave fini par fermer le jeu entre cette ligne et le pignon d’entrée, au niveau de leur engrènement. Le contact entre leurs dentures vient se créer jusqu’à trouver un équilibre entre l’effort d’engrènement de la ligne intermédiaire maître et l’effort d’engrènement de la ligne intermédiaire esclave.Moving the intermediate slave line ends up closing the play between this line and the input pinion, at the level of their meshing. The contact between their teeth is created until a balance is found between the meshing force of the master intermediate line and the meshing force of the slave intermediate line.
C’est cet équilibre entre les deux efforts d’engrènement qui assure une bonne répartition des charges entre les deux lignes intermédiaires.It is this balance between the two meshing forces that ensures good load distribution between the two intermediate lines.
Le système à bascule assure ainsi un lien mécanique permanant entre les deux lignes intermédiaires. Si le sens des efforts s’inverse, le sens de déplacement des lignes intermédiaires s’inverse mais la répartition de charge reste toujours présente. Cela est également vrai pour une inversion du sens du couple.The rocker system thus ensures a permanent mechanical link between the two intermediate lines. If the direction of the forces is reversed, the direction of movement of the intermediate lines is reversed but the load distribution is still present. This is also true for a torque reversal.
Selon l’invention, il y a trois configurations possibles concernant les dentures des pignons d’entrée et des premiers pignons des lignes intermédiaires. Dans la première configuration, toutes ces dentures sont hélicoïdales. Dans une seconde configuration, la denture du pignon d’entrée est hélicoïdale et les dentures des premiers pignons des lignes intermédiaires sont droites. Dans une troisième configuration, la denture du pignon d’entrée est droite et les dentures des premiers pignons des lignes intermédiaires sont hélicoïdales.According to the invention, there are three possible configurations concerning the teeth of the input pinions and of the first pinions of the intermediate lines. In the first configuration, all these teeth are helical. In a second configuration, the teeth of the input pinion are helical and the teeth of the first pinions of the intermediate rows are straight. In a third configuration, the toothing of the input pinion is straight and the teeth of the first pinions of the intermediate lines are helical.
Le réducteur selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres :The reducer according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken separately from each other, or in combination with each other:
- la première extrémité du système à bascule est articulée sur la ligne intermédiaire maître, et la seconde extrémité du système à bascule est articulée sur la ligne intermédiaire esclave,- the first end of the rocker system is articulated on the master intermediate line, and the second end of the rocker system is articulated on the slave intermediate line,
- la première extrémité du système à bascule est engrenée sur la ligne intermédiaire maître, et la seconde extrémité du système à bascule est engrenée sur la ligne intermédiaire esclave,- the first end of the rocker system is meshed on the master intermediate line, and the second end of the rocker system is meshed on the slave intermediate line,
- le système à bascule comprend un palonnier monobloc, ledit pivot étant situé à égale distance desdites première et seconde extrémités de ce palonnier,- the rocker system comprises a one-piece lifter, said pivot being located at an equal distance from said first and second ends of this lifter,
- le palonnier comprend à chacune de ses extrémités une portion de couronne dentée qui est engrenée avec une portion rectiligne crantée de la ligne intermédiaire correspondante,- the spreader comprises at each of its ends a portion of toothed crown which is meshed with a notched rectilinear portion of the corresponding intermediate line,
- chacune des lignes intermédiaires comprend deux surfaces cylindriques de guidage en rotation et en translation, qui sont alignées sur ledit axe,- each of the intermediate lines comprises two cylindrical surfaces for guiding in rotation and in translation, which are aligned on said axis,
- le second pignon de chacune des lignes intermédiaires est à denture hélicoïdale et coopère avec une denture hélicoïdale du pignon de sortie, et- the second pinion of each of the intermediate lines has helical teeth and cooperates with a helical toothing of the output pinion, and
- le réducteur comprend un carter dans lequel sont montées les lignes d’entrée, de sortie et intermédiaires, ainsi que le système à bascule, ce carter comportant des surfaces ou organes de guidage de ces lignes et du pivot intermédiaire du système à bascule.- the reducer comprises a casing in which are mounted the input, output and intermediate lines, as well as the rocker system, this casing comprising surfaces or members for guiding these lines and of the intermediate pivot of the rocker system.
La présente invention concerne également une turbomachine comportant un réducteur tel que décrit ci-dessus.The present invention also relates to a turbomachine comprising a reduction gear as described above.
Brève description des figuresBrief description of figures
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other characteristics and advantages will emerge from the following description of a non-limiting embodiment of the invention with reference to the appended drawings in which:
Claims (9)
- une ligne d’entrée (12) comportant un pignon d’entrée (20),
- une ligne de sortie (14) comportant un pignon de sortie (24),
- deux lignes intermédiaires (16) parallèles configurées pour transmettre un couple de la ligne d’entrée (12) à la ligne de sortie (14), chacune de ces lignes intermédiaires (16) comportant un premier pignon (26) engrené avec le pignon d’entrée (20) et un second pignon (28) engrené avec le pignon de sortie (24), chacune de ces lignes intermédiaires (16) étant mobile en translation le long de son axe de rotation (C),
au moins un parmi le pignon d’entrée (20) de la ligne d’entrée (12) et le premier pignon (26) de chacune des lignes intermédiaires (16) ayant une denture hélicoïdale,
caractérisé en ce que l’une des lignes intermédiaires (16), appelée ligne intermédiaire maître (16a), a la denture de son premier pignon (26) qui est engrenée sans jeu avec la denture du pignon d’entrée (20), et l’autre des lignes intermédiaires (16), appelée ligne intermédiaire esclave (16b), qui est engrenée avec jeu (δ) avec la denture du pignon d’entrée (20),
et en ce qu’il comprend en outre un système à bascule (30) qui s’étend transversalement entre les lignes intermédiaires (16) et qui est configuré pour transmettre un effort axial depuis la ligne intermédiaire maître (16a) jusqu’à la ligne intermédiaire esclave (16b), et inversement, ce système à bascule (30) comprenant :
- une première extrémité (32) reliée à la ligne intermédiaire maître (16a),
- une seconde extrémité (34) reliée à la ligne intermédiaire esclave (16b), et
- un pivot intermédiaire (36) situé entre les première et seconde extrémités (32, 34) et définissant un axe (D) de bascule du système (30) qui est perpendiculaire à un plan (P) passant par les axes (C) de rotation des lignes intermédiaires (16).Speed reducer (10) with two intermediate transmission lines (16), in particular for an aircraft turbomachine, this reducer comprising:
- an input line (12) comprising an input pinion (20),
- an output line (14) comprising an output pinion (24),
- two parallel intermediate lines (16) configured to transmit a torque from the input line (12) to the output line (14), each of these intermediate lines (16) comprising a first pinion (26) meshed with the pinion input pinion (20) and a second pinion (28) meshed with the output pinion (24), each of these intermediate lines (16) being movable in translation along its axis of rotation (C),
at least one of the input pinion (20) of the input line (12) and the first pinion (26) of each of the intermediate lines (16) having helical teeth,
characterized in that one of the intermediate lines (16), called the master intermediate line (16a), has the toothing of its first pinion (26) which meshes without backlash with the toothing of the input pinion (20), and the other of the intermediate lines (16), called intermediate slave line (16b), which is meshed with backlash (δ) with the toothing of the input pinion (20),
and in that it further comprises a rocker system (30) which extends transversely between the intermediate lines (16) and which is configured to transmit an axial force from the master intermediate line (16a) to the line intermediate slave (16b), and vice versa, this rocker system (30) comprising:
- a first end (32) connected to the master intermediate line (16a),
- a second end (34) connected to the intermediate slave line (16b), and
- an intermediate pivot (36) located between the first and second ends (32, 34) and defining a rocking axis (D) of the system (30) which is perpendicular to a plane (P) passing through the axes (C) of rotation of the intermediate lines (16).
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2021
- 2021-11-03 FR FR2111672A patent/FR3128750B1/en active Active
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