FR3128753A1 - MECHANICAL SPEED REDUCER FOR AN AIRCRAFT TURBOMACHINE - Google Patents
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Abstract
Réducteur mécanique de vitesse (106) pour une turbomachine (1) d’aéronef, ce réducteur comportant un circuit (113) de lubrification qui comporte un insert tubulaire (120) monté à l’intérieur d’une portion d’arbre (115) d’un porte-satellites (110), cet insert (120) comportant une paroi annulaire (120a) s’étendant à l’intérieur de la portion d’arbre (115) et définissant avec celle-ci un canal annulaire (121) de distribution d’huile, ce canal (121) étant raccordé d’une part à au moins un orifice (122) d’arrivée d’huile formé dans ladite portion d’arbre (115), et d’autre part à au moins un organe de lubrification du réducteur (123, 124 et 125). Figure pour l’abrégé: Figure 3Mechanical speed reducer (106) for an aircraft turbomachine (1), this reducer comprising a lubrication circuit (113) which comprises a tubular insert (120) mounted inside a shaft portion (115) of a planet carrier (110), this insert (120) comprising an annular wall (120a) extending inside the shaft portion (115) and defining therewith an annular channel (121) distribution channel, this channel (121) being connected on the one hand to at least one oil inlet orifice (122) formed in said shaft portion (115), and on the other hand to at least a reducer lubricating member (123, 124 and 125). Figure for abstract: Figure 3
Description
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne un réducteur mécanique de vitesse pour une turbomachine d’aéronef, ainsi qu’une turbomachine comportant ce réducteur.The present invention relates to a mechanical speed reducer for an aircraft turbomachine, as well as a turbomachine comprising this reducer.
Arrière-plan techniqueTechnical background
L’état de la technique dans ce domaine comprend notamment les documents FR-A1-3 036 763, FR-A1-3 047 279, FR-A1-3 041 054, FR-A1-3 065 046, FR-A1-3 065 773, WO-A1-2015/008000, WO-A1-2018/185186, et WO-A1-2019/016491.The state of the art in this field includes in particular documents FR-A1-3 036 763, FR-A1-3 047 279, FR-A1-3 041 054, FR-A1-3 065 046, FR-A1-3 065773, WO-A1-2015/008000, WO-A1-2018/185186, and WO-A1-2019/016491.
Le rôle d’un réducteur mécanique est de modifier le rapport de vitesse et le couple entre l’axe d’entrée et l’axe de sortie d’un mécanisme.The role of a mechanical reducer is to modify the speed ratio and the torque between the input axis and the output axis of a mechanism.
Les nouvelles générations de turbomachines à double flux, notamment celles ayant un haut taux de dilution, comportent un réducteur mécanique pour entraîner l’arbre d’une soufflante (aussi appelé « fan »). De manière usuelle, le réducteur a pour but de transformer la vitesse de rotation dite rapide de l’arbre d’une turbine de puissance en une vitesse de rotation plus lente pour l’arbre entraînant la soufflante.New generations of dual-flow turbomachines, particularly those with a high bypass ratio, include a mechanical reduction gear to drive the shaft of a fan (also called a “fan”). Usually, the purpose of the reduction gear is to transform the so-called fast rotation speed of the shaft of a power turbine into a slower rotation speed for the shaft driving the fan.
Un tel réducteur comprend un pignon central, appelé solaire, une couronne et des pignons appelés satellites, qui sont en prise entre le solaire et la couronne. Les satellites sont maintenus par un châssis appelé porte-satellites. Le solaire, la couronne et le porte-satellites sont des planétaires car leurs axes de révolution coïncident avec l’axe longitudinal de la turbomachine. Les satellites ont chacun un axe de révolution différents équirépartis sur le même diamètre de fonctionnement autour de l’axe des planétaires. Ces axes sont parallèles à l’axe longitudinal de la turbomachine.Such a reducer comprises a central pinion, called sun gear, a crown and pinions called satellites, which are engaged between the sun gear and the crown. The satellites are held by a frame called the planet carrier. The solar, the crown and the planet carrier are planetary because their axes of revolution coincide with the longitudinal axis of the turbomachine. The satellites each have a different axis of revolution evenly distributed over the same operating diameter around the axis of the planetary gears. These axes are parallel to the longitudinal axis of the turbomachine.
Il existe plusieurs architectures de réducteur. Dans l’état de l’art des turbomachines à double flux, les réducteurs sont de type planétaire ou épicycloïdal. Il existe dans d’autres applications similaires, des architectures dites différentielles ou « compound ».There are several reducer architectures. In the state of the art of turbofan engines, the reduction gears are of the planetary or planetary type. In other similar applications, there are so-called differential or “compound” architectures.
- sur un réducteur planétaire, le porte-satellites est fixe et la couronne constitue l'arbre de sortie du dispositif qui tourne dans le sens inverse du solaire.- on a planetary gearbox, the planet carrier is fixed and the crown constitutes the output shaft of the device which rotates in the opposite direction to the sun.
- sur un réducteur épicycloïdal, la couronne est fixe et le porte-satellites constitue l'arbre de sortie du dispositif qui tourne dans le même sens que le solaire.- on an epicyclic reducer, the crown is fixed and the planet carrier constitutes the output shaft of the device which rotates in the same direction as the sun gear.
- sur un réducteur différentiel, aucun élément n’est fixé en rotation. La couronne tourne dans le sens contraire du solaire et du porte-satellites.- on a differential gearbox, no element is fixed in rotation. The crown rotates in the opposite direction to the sun and the planet carrier.
Les réducteurs peuvent être composés d’un ou plusieurs étages d’engrènement. Cet engrènement est assuré de différentes façons comme par contact, par friction ou encore par champ magnétique. Il existe plusieurs types d’engrènement par contact comme avec des dentures droites ou en chevron.Reducers can be composed of one or more meshing stages. This meshing is ensured in different ways such as by contact, by friction or even by magnetic field. There are several types of meshing by contact such as with straight or chevron teeth.
Le porte-satellites peut être monobloc ou se présenter sous la forme d’une cage et d’un porte-cage. Le porte-satellites comprend une cavité interne dans laquelle sont logés le solaire, les satellites et les paliers de guidage de ces satellites. Le solaire comprend des cannelures internes d’accouplement à un premier arbre de la turbomachine et le porte-cage comprend une portion d’arbre comportant des cannelures externes d’accouplement à un second arbre, tel que l’arbre de soufflante.The planet carrier can be one-piece or in the form of a cage and a cage carrier. The planet carrier comprises an internal cavity in which the sun gear, the satellites and the guide bearings of these satellites are housed. The sun gear comprises internal splines for coupling to a first shaft of the turbomachine and the cage holder comprises a shaft portion comprising external splines for coupling to a second shaft, such as the fan shaft.
Une des problématiques d’un réducteur de ce type est qu’il nécessite une grande quantité d’huile pour son fonctionnement. Le réducteur comprend ainsi un circuit de lubrification pour la lubrification des engrènements entre le solaire et les satellites, pour la lubrification de l’accouplement entre le solaire et le premier arbre, et/ou pour l’alimentation en huile des paliers hydrodynamiques de guidage des satellites.One of the problems with a reducer of this type is that it requires a large quantity of oil for its operation. The reduction gear thus comprises a lubrication circuit for lubricating the gears between the sun gear and the satellites, for lubricating the coupling between the sun gear and the first shaft, and/or for supplying oil to the hydrodynamic bearings for guiding the satellites.
Plusieurs solutions existent pour réaliser ce circuit de lubrification mais ces solutions sont en général complexes et couteuses car elles comprennent en général plusieurs pièces et ont un encombrement relativement important.Several solutions exist for producing this lubrication circuit, but these solutions are generally complex and expensive because they generally comprise several parts and have a relatively large size.
Il existe donc un besoin d’une solution permettant de réaliser un circuit de lubrification d’un réducteur mécanique, qui soit simple, efficace et économique.There is therefore a need for a solution making it possible to produce a lubrication circuit for a mechanical reduction gear, which is simple, efficient and economical.
La présente invention concerne un réducteur mécanique de vitesse pour une turbomachine d’aéronef, ce réducteur comportant :The present invention relates to a mechanical speed reducer for an aircraft turbomachine, this reducer comprising:
- un solaire comportant une denture externe et des cannelures internes configurées pour permettre un accouplement avec un premier arbre, le solaire comportant un premier axe de rotation,- a sun gear comprising external toothing and internal splines configured to allow coupling with a first shaft, the sun gear comprising a first axis of rotation,
- des satellites disposés autour du premier axe et comportant des dentures externes engrenées avec la denture du solaire, chacun de ces satellites étant guidé par un palier qui s’étend autour d’un second axe de rotation du satellite,- satellites arranged around the first axis and comprising external teeth meshed with the teeth of the sun gear, each of these satellites being guided by a bearing which extends around a second axis of rotation of the satellite,
- une couronne montée autour des satellites et comportant une denture interne engrenée avec les dentures externes des satellites,- a ring gear mounted around the satellites and comprising internal toothing meshed with the external toothing of the satellites,
- un porte-satellites comportant une cavité interne dans laquelle sont logés le solaire et les satellites, le porte-satellites comportant une portion d’arbre s’étendant le long du premier axe et comportant des cannelures configurées pour permettre un accouplement avec un second arbre, le porte-satellites comportant en outre des logements de montage des extrémités longitudinales des paliers, et- a planet carrier comprising an internal cavity in which the sun gear and the satellites are housed, the planet carrier comprising a shaft portion extending along the first axis and comprising splines configured to allow coupling with a second shaft , the planet carrier further comprising housings for mounting the longitudinal ends of the bearings, and
- un circuit de lubrification du réducteur,- a gearbox lubrication circuit,
caractérisé en ce que ledit circuit de lubrification comporte un insert tubulaire qui est monté à l’intérieur de ladite portion d’arbre, cet insert comportant une paroi annulaire s’étendant à l’intérieur de la portion d’arbre et définissant avec celle-ci un canal annulaire de distribution d’huile, ce canal étant raccordé d’une part à au moins un orifice d’arrivée d’huile formé dans ladite portion d’arbre, et d’autre part à au moins un organe de lubrification du réducteur.characterized in that said lubrication circuit comprises a tubular insert which is mounted inside said shaft portion, this insert comprising an annular wall extending inside the shaft portion and defining therewith ci an annular oil distribution channel, this channel being connected on the one hand to at least one oil inlet orifice formed in said shaft portion, and on the other hand to at least one lubricating member of the reducer.
L’invention propose ainsi de réaliser le circuit de lubrification du réducteur au moyen d’un insert qui est monté dans la portion d’arbre du porte-satellites. Cet insert a donc un encombrement relativement limité puisqu’il occupe un espace libre de la technique antérieure.The invention thus proposes making the gearbox lubrication circuit by means of an insert which is mounted in the shaft portion of the planet carrier. This insert therefore has a relatively limited size since it occupies a free space of the prior art.
La solution proposée ci-dessous est compatible d’un réducteur simple étage ou à plusieurs étages. Elle est compatible d’un réducteur dit épicycloïdal ou différentiel. Elle est compatible de dentures droites, hélicoïdales ou en chevron. Elle est compatible de tout type de porte-satellites qu’il soit monobloc ou de type cage et porte-cage. Enfin, la solution proposée est compatible de tout type de guidage des satellites, qu’il soit formé par des éléments roulants, des paliers hydrodynamiques, etc.The solution proposed below is compatible with a single-stage or multi-stage gearbox. It is compatible with a so-called epicyclic or differential reducer. It is compatible with straight, helical or herringbone teeth. It is compatible with any type of planet carrier, whether one-piece or cage and carrier type. Finally, the proposed solution is compatible with any type of satellite guidance, whether formed by rolling elements, hydrodynamic bearings, etc.
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:
- ledit au moins un orifice d’arrivée d’huile s’étend en direction radiale par rapport audit premier axe et traverse ladite portion d’arbre ;- said at least one oil inlet orifice extends radially with respect to said first axis and passes through said shaft portion;
- ledit canal est raccordé à au moins un organe de projection d’huile sur la denture externe du solaire et/ou les dentures externes des satellites ;- said channel is connected to at least one oil projection member on the external toothing of the sun gear and/or the external toothing of the satellites;
- ledit organe de projection comprend un gicleur qui s’étend sensiblement parallèlement audit premier axe et qui comprend une extrémité longitudinale engagée par emmanchement mâle-femelle dans un trou dudit insert, qui est en communication fluidique avec ledit canal ;- said projection member comprises a nozzle which extends substantially parallel to said first axis and which comprises a longitudinal end engaged by male-female fitting in a hole of said insert, which is in fluid communication with said channel;
-- ledit gicleur comprend une extrémité longitudinale opposée qui est fixée audit porte-satellites ;-- said nozzle comprises an opposite longitudinal end which is fixed to said planet carrier;
- ledit canal est raccordé à au moins un organe de pulvérisation d’huile sur la cannelure interne du solaire ;- Said channel is connected to at least one oil spray member on the internal groove of the solar panel;
- ledit organe de pulvérisation est formé d’une seule pièce avec ledit insert et comprend au moins un passage interne de circulation d’huile depuis ledit canal jusqu’à une buse de pulvérisation d’huile ;- said spray member is formed in one piece with said insert and comprises at least one internal passage for the circulation of oil from said channel to an oil spray nozzle;
- l’insert comprend plusieurs organes de pulvérisation qui sont répartis autour du premier axe et qui forment des ailettes sensiblement radiales en saillie à l’intérieur dudit insert, ces ailettes comprenant des extrémités radialement internes au niveau desquelles sont situées lesdites buses de pulvérisation ;- the insert comprises several spray members which are distributed around the first axis and which form substantially radial fins projecting inside said insert, these fins comprising radially inner ends at which said spray nozzles are located;
-- les ailettes peuvent avoir une orientation radiale et tangentielle et avoir ainsi une forme générale courbée (comme une aube par exemple) de façon à réduire les pertes par ventilation générées par la ventilation de l’arbre de soufflante par exemple ;-- the fins can have a radial and tangential orientation and thus have a generally curved shape (like a blade for example) so as to reduce the ventilation losses generated by the ventilation of the fan shaft for example;
- ledit canal est raccordé à au moins un organe de transfert, de préférence à l’intérieur desdits paliers, pour l’alimentation en huile des paliers qui sont du type hydrodynamiques ;- said channel is connected to at least one transfer member, preferably inside said bearings, for supplying oil to the bearings which are of the hydrodynamic type;
- ledit organe de transfert comprend des orifices radiaux formés dans l’insert, ces orifices étant en communication fluidique avec ledit canal et alignés radialement avec des bouches de captation d’huile desdits paliers ;- said transfer member comprises radial orifices formed in the insert, these orifices being in fluid communication with said channel and radially aligned with oil collection mouths of said bearings;
- la bouche de captation de chacun desdits paliers est portée par un couvercle qui est situé sur une des extrémités longitudinales du palier pour fermer de manière étanche une chambre interne de ce palier ;- the capture mouth of each of said bearings is carried by a cover which is located on one of the longitudinal ends of the bearing to seal an internal chamber of this bearing;
-- le couvercle est rapporté et fixé sur cette extrémité longitudinale du palier ; en variante, le couvercle est formé d’une seule pièce avec le palier ;- the cover is attached and fixed on this longitudinal end of the bearing; alternatively, the cover is formed in one piece with the bearing;
-- du côté opposé au couvercle, la chambre est fermée par une paroi formée d’une seule pièce avec un corps cylindrique du palier ;-- on the side opposite the cover, the chamber is closed by a wall formed in one piece with a cylindrical body of the bearing;
- un raccord fluidique est intercalé entre chacun des orifices radiaux de l’insert et la bouche de captation correspondante, et est de préférence logée dans une cheminée radiale dudit porte-satellites ; ce raccord fluidique a de préférence une longueur prédéterminée pour que la transmission de l’huile à la bouche de capitation se fasse par un jet (remise à pression atmosphérique du circuit ;- a fluid connection is interposed between each of the radial orifices of the insert and the corresponding capture mouth, and is preferably housed in a radial chimney of said planet carrier; this fluid connection preferably has a predetermined length so that the transmission of the oil to the capitation mouth is done by a jet (return to atmospheric pressure of the circuit;
- l’insert est bridé au porte-satellites ;- the insert is clamped to the planet carrier;
-- l’insert comprend, en amont dudit canal, au moins une gorge annulaire externe de logement d’un joint d’étanchéité, et, en aval dudit canal, au moins une gorge annulaire externe de logement d’un joint d’étanchéité, ces joints étant serrés radialement entre l’insert et ladite portion d’arbre ;-- the insert comprises, upstream of said channel, at least one external annular groove for housing a seal, and, downstream of said channel, at least one external annular groove for housing a seal , these seals being clamped radially between the insert and said shaft portion;
- ledit insert a un diamètre interne inférieur au diamètre interne du solaire, et un diamètre externe supérieur au diamètre externe du solaire.- Said insert has an internal diameter smaller than the internal diameter of the solar, and an external diameter greater than the external diameter of the solar.
La présente invention concerne également une turbomachine d’aéronef comportant un réducteur tel que décrit ci-dessus.The present invention also relates to an aircraft turbine engine 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 (14)
- un solaire (107) comportant une denture externe (107b) et des cannelures internes (107a) configurées pour permettre un accouplement avec un premier arbre (3), le solaire (107) comportant un premier axe (X) de rotation,
- des satellites (108) disposés autour du premier axe (X) et comportant des dentures externes (108d) engrenées avec la denture (107b) du solaire (107), chacun de ces satellites (108) étant guidé par un palier (11) qui s’étend autour d’un second axe (Y) de rotation du satellite,
- une couronne (109) montée autour des satellites (108) et comportant une denture interne (109d) engrenée avec les dentures externes (108d) des satellites (108),
- un porte-satellites (110) comportant une cavité interne (114) dans laquelle sont logés le solaire (107) et les satellites (108), le porte-satellites (110) comportant une portion d’arbre (115) s’étendant le long du premier axe (X) et comportant des cannelures (115a) configurées pour permettre un accouplement avec un second arbre (4), le porte-satellites (110) comportant en outre des logements (116) de montage des extrémités longitudinales des paliers (11), et
- un circuit (113) de lubrification du réducteur (106),
caractérisé en ce que ledit circuit de lubrification (113) comporte un insert tubulaire (120) qui est monté à l’intérieur de ladite portion d’arbre (115), cet insert (120) comportant une paroi annulaire (120a) s’étendant à l’intérieur de la portion d’arbre (115) et définissant avec celle-ci un canal annulaire (121) de distribution d’huile, ce canal (121) étant raccordé d’une part à au moins un orifice (122) d’arrivée d’huile formé dans ladite portion d’arbre (115), et d’autre part à au moins un organe de lubrification du réducteur (123, 124 et 125).Mechanical speed reducer (106) for an aircraft turbomachine (1), this reducer comprising:
- a sun gear (107) comprising external toothing (107b) and internal splines (107a) configured to allow coupling with a first shaft (3), the sun gear (107) comprising a first axis (X) of rotation,
- satellites (108) arranged around the first axis (X) and comprising external toothing (108d) meshed with the toothing (107b) of the sun gear (107), each of these satellites (108) being guided by a bearing (11) which extends around a second axis (Y) of rotation of the satellite,
- a crown (109) mounted around the satellites (108) and comprising internal toothing (109d) meshed with the external toothing (108d) of the satellites (108),
- a planet carrier (110) comprising an internal cavity (114) in which the sun gear (107) and the satellites (108) are housed, the planet carrier (110) comprising a shaft portion (115) extending along the first axis (X) and comprising splines (115a) configured to allow coupling with a second shaft (4), the planet carrier (110) further comprising housings (116) for mounting the longitudinal ends of the bearings (11), and
- a circuit (113) for lubricating the reducer (106),
characterized in that said lubrication circuit (113) comprises a tubular insert (120) which is mounted inside said shaft portion (115), this insert (120) comprising an annular wall (120a) extending inside the shaft portion (115) and defining therewith an annular oil distribution channel (121), this channel (121) being connected on the one hand to at least one orifice (122) oil inlet formed in said shaft portion (115), and on the other hand to at least one reducer lubricating member (123, 124 and 125).
Aircraft turbomachine (1), characterized in that it comprises a mechanical speed reducer (106) according to one of the preceding claims.
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- 2021-11-03 FR FR2111665A patent/FR3128753B1/en active Active
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