FR3138926A1 - High power density radial gear counter-rotating fan module for turbofan - Google Patents

High power density radial gear counter-rotating fan module for turbofan Download PDF

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FR3138926A1 FR2203688A FR2203688A FR3138926A1 FR 3138926 A1 FR3138926 A1 FR 3138926A1 FR 2203688 A FR2203688 A FR 2203688A FR 2203688 A FR2203688 A FR 2203688A FR 3138926 A1 FR3138926 A1 FR 3138926A1
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Abstract

Module de soufflantes contrarotatives pour turbosoufflante 10 d’axe X, comportant, une soufflante S, un groupe réducteur radial contrarotatif 50 et une soufflante S’ ; Ledit groupe réducteur radial contrarotatif 50 comportant un support module 80 et un réducteur radial 5, à arbres coaxiaux d’axe X, à engrenages à axes concourants, formé de ; un sous-ensemble SE2 composé d’une couronne 30 montée rotative autour de X, relié à ladite soufflante S ; un sous-ensemble SE2’ composé d’une couronne CR 300 montée rotative autour de X, relié à ladite soufflante S’ ; et un sous-ensemble SE1, comportant une pluralité de satellites 22, équirépartis autour de X, d’axe de rotation Y transversal à X, montés rotatifs sur un porte-satellites 20, comportant un moyeu central 20a ; caractérisé en ce que lesdites soufflantes S;S’ sont agencées de part et d’autre dudit réducteur radial 5, ledit support module 80, d’axe de révolution X, rattachant ledit moyeu central 20a à un carter 8 assimilable à un élément du stator de la turbomachine à gaz 2 de la turbosoufflante 10. « Figure pour l’abrégé : Figure 2 »Counter-rotating fan module for X-axis turbofan 10, comprising a fan S, a counter-rotating radial reduction unit 50 and a fan S'; Said counter-rotating radial reducer group 50 comprising a module support 80 and a radial reducer 5, with coaxial shafts of axis X, with gears with concurrent axes, formed of; a subassembly SE2 composed of a ring 30 rotatably mounted around X, connected to said fan S; a subassembly SE2' composed of a crown CR 300 rotatably mounted around X, connected to said fan S'; and a subassembly SE1, comprising a plurality of satellites 22, equally distributed around X, with axis of rotation Y transverse to X, rotatably mounted on a planet carrier 20, comprising a central hub 20a; characterized in that said blowers S;S' are arranged on either side of said radial reducer 5, said module support 80, of axis of revolution of the gas turbomachine 2 of the turbofan 10. “Figure for the abstract: Figure 2”

Description

Module de soufflantes contrarotatives à réducteur radial haute densité de puissance pour turbosoufflanteHigh power density radial gear counter-rotating fan module for turbofan


La présente invention concerne le domaine des réducteurs de vitesse pour moteur à turbine à gaz d'aéronef, en particulier pour turbosoufflante à fort taux de dilution.
The present invention relates to the field of speed reducers for aircraft gas turbine engines, in particular for turbofan engines with a high bypass ratio.

Une turbosoufflante à double flux ou « turbofan » (en langue anglaise), peut être définie globalement comme une turbomachine à gaz, entrainant en rotation, au moins, une soufflante ou « fan » (en langue anglaise) carénée, d’un module de soufflante.
Les nouvelles générations de turbosoufflantes à fort taux de dilution, comportent un réducteur de vitesse mécanique raccordé coaxialement entre l'arbre de sortie de la turbomachine et l'arbre de soufflante. De manière usuelle, le réducteur de vitesse, ou réducteur, a pour but de transformer la vitesse de rotation dite rapide de l'arbre de la turbomachine en une vitesse de rotation plus lente pour l'arbre entrainant la soufflante, permettant ainsi d'optimiser la vitesse de rotation de la turbomachine en conservant une vitesse de rotation de soufflante adaptée. Cela permet entre autres, d'augmenter l'efficacité propulsive et de diminuer le niveau de bruit du moteur.A dual-flow turbofan or “turbofan” (in English), can be defined generally as a gas turbomachine, rotating, at least, a ducted fan or “fan” (in English), with a module of blower.
The new generations of turbofan engines with a high bypass ratio include a mechanical speed reducer connected coaxially between the turbomachine output shaft and the fan shaft. Usually, the speed reducer, or reduction gear, aims to transform the so-called fast rotation speed of the turbomachine shaft into a slower rotation speed for the shaft driving the fan, thus making it possible to optimize the rotation speed of the turbomachine while maintaining a suitable fan rotation speed. This makes it possible, among other things, to increase propulsion efficiency and reduce the noise level of the engine.

Pour une telle turbosoufflante, d’axe de rotation longitudinal X, il est connu que plus le réducteur permet une grande densité de puissance (puissance transmissible par le réducteur divisée par son poids), ainsi qu'un rapport de réduction élevé, et plus il est performant.
Cependant, un moteur d'aéronef est un environnement où les conditions de fonctionnement et les exigences de fiabilité sont extrêmement sévères, et dans une telle turbosoufflante comportant un réducteur, les dentures d'engrenages très fortement sollicitées, sont parmi les parties mécaniques les plus sensibles du moteur.For such a turbofan engine, with a longitudinal axis of rotation is efficient.
However, an aircraft engine is an environment where the operating conditions and reliability requirements are extremely severe, and in such a turbofan engine comprising a reduction gear, the highly stressed gear teeth are among the most sensitive mechanical parts. of the motor.

Pour améliorer la fiabilité d’un tel réducteur de turbosoufflante il est avantageux d’utiliser un réducteur à arbres coaxiaux comportant des engrenages à axes concourants, c'est-à-dire un réducteur composé d'une paire de roues dentées coaxiales à l’axe de rotation X de la turbosoufflante, reliées par une pluralité de pignons denté d'ont les axes de rotation sont sensiblement transversal à l'axe de rotation longitudinal X du moteur.
Cette orientation « radiale » des pignons denté par rapport à l'axe de rotation X du moteur, permet aux mailles d'engrenages d'être beaucoup moins sensibles aux déflexions structurelles de la turbosoufflante, et permet donc une fiabilité améliorée.To improve the reliability of such a turbofan reducer it is advantageous to use a reducer with coaxial shafts comprising gears with concurrent axes, that is to say a reducer composed of a pair of coaxial toothed wheels to the axis of rotation X of the turbofan, connected by a plurality of toothed pinions whose axes of rotation are substantially transverse to the longitudinal axis of rotation
This “radial” orientation of the toothed pinions relative to the axis of rotation

On connait par la publication internationale WO2021 245180 A1 un réducteur radial haute densité de puissance pour turbosoufflante qui permet d’obtenir à la fois un rapport de réduction et une densité de puissance optimisé, correspondant aux besoins des turbosoufflantes actuelles.
Ledit réducteur radial à engrenages à axes concourants du brevet précité est un réducteur de type « split torque » composé d’une pluralité de chemins de force interne qui divise le couple et permet une densité de puissance maximisée.
Pour ce faire, la pluralité de chemins de force, constitués de paires de pignons denté couplés en rotation, aussi appelés satellites, d’axe de rotation Y, sont équirépartis sensiblement transversalement par rapport à l’axe de rotation X de la turbosoufflante.We know from the international publication WO2021 245180 A1 a high power density radial gearbox for turbofan engines which makes it possible to obtain both a reduction ratio and an optimized power density, corresponding to the needs of current turbofan engines.
Said radial gear reducer with concurrent axes of the aforementioned patent is a “split torque” type reducer composed of a plurality of internal force paths which divides the torque and allows maximized power density.
To do this, the plurality of force paths, made up of pairs of toothed pinions coupled in rotation, also called satellites, of axis of rotation Y, are equally distributed substantially transversely with respect to the axis of rotation X of the turbofan.

Un avantage permis par ledit réducteur radial haute densité de puissance, est l’orientation transversale desdits satellites par rapport à l’axe de rotation X de la turbomachine.
En effet cette orientation des mailles d’engrenages, permet au réducteur d’opérer sur la ligne d’arbres non rigide d’une turbosoufflante, du fait des désalignements possible des axes de rotation des différentes parties tournantes constituant ladite ligne d’arbres. De ce fait, ledit réducteur radial n’a pas nécessairement obligation d’être rattaché de manière souple ou « flottante » au bâti fixe du moteur pour absorber les désalignements.An advantage enabled by said high power density radial gearbox is the transverse orientation of said satellites relative to the axis of rotation X of the turbomachine.
In fact, this orientation of the gear links allows the reduction gear to operate on the non-rigid shaft line of a turbofan, due to possible misalignments of the axes of rotation of the different rotating parts constituting said line of shafts. As a result, said radial gearbox does not necessarily have to be attached in a flexible or “floating” manner to the fixed frame of the motor to absorb misalignments.

Comme il est précisé dans le brevet WO2021 245180 A1, un autre avantage permis par ledit réducteur radial, est la possibilité desdits satellites à pouvoir entrainer en rotation, soit une soufflante unique, comme il est détaillé dans un mode particulier de l’invention dans la demande nationale provisoire FR2203341, soit d’entrainer simultanément deux soufflantes en contra-rotation.As specified in patent WO2021 245180 A1, another advantage enabled by said radial gearbox is the possibility of said satellites being able to rotate, i.e. a single fan, as detailed in a particular mode of the invention in the provisional national application FR2203341, or to simultaneously drive two fans in counter-rotation.

Il est connu de l’homme du métier qu'un doublet de soufflantes contrarotatives permet une efficacité de propulsion plus grande qu’une seule soufflante tournant en sens unique. Aussi, du fait de la forte tendance actuelle de recherche d'un moteur d'aéronef à haute efficience, il est avantageux qu'un réducteur pour turbosoufflante permettant d'optimiser la vitesse de la turbomachine, permette aussi d'entrainer de telles soufflantes contrarotatives, de la façon la plus fiable possible.
De ce fait, un module de soufflantes contrarotatives entrainées en rotation par le réducteur radial du brevet WO2021 245180 A1 doit donc être proposé, ainsi qu’un exemple de rattachement dudit module à une turbomachine à gaz d’un moteur aéronef.It is known to those skilled in the art that a pair of counter-rotating fans allows greater propulsion efficiency than a single fan rotating in one direction. Also, due to the strong current trend of research for a high-efficiency aircraft engine, it is advantageous that a reduction gear for a turbofan engine making it possible to optimize the speed of the turbomachine, also makes it possible to drive such counter-rotating fans. , as reliably as possible.
Therefore, a module of contra-rotating fans driven in rotation by the radial gearbox of patent WO2021 245180 A1 must therefore be proposed, as well as an example of attachment of said module to a gas turbomachine of an aircraft engine.

Les performances énergétiques et la fiabilité des moteurs d'avions commerciaux ayant un besoin constant d'améliorations, l'objectif de l'invention est de proposer une variante d’utilisation du réducteur radial du brevet précité, dans laquelle ledit réducteur entraine en rotation deux soufflantes contrarotatives, dans un module de soufflante pouvant être utilisé dans une turbosoufflante à double flux, ainsi qu’un exemple de rattachement dudit module à une turbomachine à gaz d’un moteur aéronef.The energy performance and reliability of commercial aircraft engines having a constant need for improvement, the objective of the invention is to propose a variant of use of the radial reduction gear of the aforementioned patent, in which said reduction gear rotates two counter-rotating fans, in a fan module that can be used in a dual-flow turbofan, as well as an example of attaching said module to a gas turbomachine of an aircraft engine.

Pour ce faire, l'invention concerne selon son acceptation la plus générale, un module de soufflantes contrarotatives pour turbosoufflante, comprenant deux soufflantes entrainées en contra-rotation par un réducteur radial selon la publication internationale WO2021 245180 A1, et l’intégration ou l’incorporation d’un tel module de soufflante dans un turbosoufflante, dans le but de transférer la propulsion dudit doublet de soufflantes contrarotatives, à un aéronef.
To do this, the invention concerns, according to its most general acceptance, a contra-rotating fan module for a turbofan, comprising two fans driven in contra-rotation by a radial gearbox according to the international publication WO2021 245180 A1, and the integration or the incorporation of such a fan module in a turbofan, with the aim of transferring the propulsion of said pair of contra-rotating fans, to an aircraft.

DESCRIPTION DES FIGURES
Sur ces dessins :
- est une vue générale en demie coupe longitudinale d'un exemple d'architecture d’une turbosoufflante double flux, incorporant un module de soufflantes contrarotatives selon l'invention
- est une vue de détail avant selon la
- est une vue de détail isométrique en éclatée d’un sous-ensemble du réducteur radial selon la
- est une vue isométrique en éclatée d’un groupe réducteur radial contrarotatif d’un module de soufflante selon la
- est une vue de détail avant en demie coupe longitudinale du module de soufflantes contrarotatives selon l’invention
DESCRIPTION OF FIGURES
In these drawings:
- is a general view in half longitudinal section of an example of architecture of a dual-flow turbofan, incorporating a counter-rotating fan module according to the invention
- is a front detail view according to the
- is an exploded isometric detail view of a subassembly of the radial gearbox according to the
- is an exploded isometric view of a counter-rotating radial reduction unit of a fan module according to the
- is a front detail view in half longitudinal section of the counter-rotating fan module according to the invention

Sur la est représentée la turbosoufflante à double flux 10 à module de soufflantes contrarotatives selon l’invention, qui comprend d'amont en aval, dans le sens d'écoulement des flux (A ;B), un carénage de soufflante 9b encerclant un module de soufflantes contrarotatives comportant, une première soufflante S, un groupe réducteur radial contrarotatif 50, ici appelé « PGB-CR », et une seconde soufflante S’ ; une turbomachine 2 comportant, un compresseur basse pression 2a, un compresseur haute pression 2b, une chambre de combustion 2c, une turbine haute pression 2d, une turbine basse pression 2e et une tuyère d'échappement 2f.
Le compresseur haute pression 2b et la turbine haute pression 2d sont reliés par un arbre haute pression 3. Le compresseur basse pression 2a et la turbine basse pression 2e sont reliés par un arbre basse pression 4.On the is shown the dual-flow turbofan 10 with a counter-rotating fan module according to the invention, which comprises from upstream to downstream, in the direction of flow of the flows (A;B), a fan fairing 9b encircling a fan module counter-rotating units comprising a first fan S, a counter-rotating radial reduction unit 50, here called “PGB-CR”, and a second fan S'; a turbomachine 2 comprising a low pressure compressor 2a, a high pressure compressor 2b, a combustion chamber 2c, a high pressure turbine 2d, a low pressure turbine 2e and an exhaust nozzle 2f.
The high pressure compressor 2b and the high pressure turbine 2d are connected by a high pressure shaft 3. The low pressure compressor 2a and the low pressure turbine 2e are connected by a low pressure shaft 4.

Les deux soufflantes S et S’ sont entrainées en contra-rotation respectivement par des arbres de soufflante 6 et 60, reliés à l’arbre basse pression 4 de la turbomachine 2 au moyen d'un réducteur radial 5 à arbres coaxiaux selon le brevet WO2021245180A1.
Les axes de l’arbre haute pression 3, de l’arbre basse pression 4 et des arbres de soufflante 6 et 60 sont sensiblement confondu avec l'axe de rotation X de la turbosoufflante 10.The two fans S and S' are driven in counter-rotation respectively by fan shafts 6 and 60, connected to the low pressure shaft 4 of the turbomachine 2 by means of a radial reducer 5 with coaxial shafts according to patent WO2021245180A1 .
The axes of the high pressure shaft 3, the low pressure shaft 4 and the fan shafts 6 and 60 are substantially coincident with the axis of rotation X of the turbofan 10.

Le PGB-CR 50 est positionné dans la partie avant de la turbosoufflante10. Un support module 80, incorporé au PGB-CR 50, est rattaché à un carter 8 assimilable à un élément du stator de la turbosoufflante 10. Ledit carter 8 est rattaché par l'intermédiaire d'une pluralité de rayons profilés 9, au carénage de soufflante 9b correspondant à un bâti fixe de la turbosoufflante10.The PGB-CR 50 is positioned in the front part of the turbofan10. A module support 80, incorporated in the PGB-CR 50, is attached to a casing 8 comparable to an element of the stator of the turbofan 10. Said casing 8 is attached via a plurality of profiled radii 9, to the fairing of the blower 9b corresponding to a fixed frame of the turboblower 10.

Comme illustré sur les figures 4 et 5,
Ledit PGB-CR 50 est composé de 6 sous-ensembles distincts, d’amont en aval, un support paliers de soufflante amont 7, des sous-ensembles SE2, SE1 et SE2’, un support paliers de soufflante aval 70, et un support module 80.
Lesdits sous-ensemble SE1, SE2 et SE2’ forment ensemble ledit réducteur radial 5.
Lesdits support paliers de soufflante amont 7 et support paliers de soufflante aval 70 intègrent ou incorpore entre eux, lesdits sous-ensembles SE1, SE2 et SE2’ du réducteur radial 5, de manière à sensiblement englober ledit réducteur radial 5.As shown in Figures 4 and 5,
Said PGB-CR 50 is composed of 6 distinct subassemblies, from upstream to downstream, an upstream fan bearing support 7, subassemblies SE2, SE1 and SE2', a downstream fan bearing support 70, and a support module 80.
Said subassembly SE1, SE2 and SE2' together form said radial gearbox 5.
Said upstream fan bearing support 7 and downstream fan bearing support 70 integrate or incorporate between them, said subassemblies SE1, SE2 and SE2' of the radial reducer 5, so as to substantially encompass said radial reducer 5.

Comme illustré sur les figures 2, 3 et 4,
En aval du réducteur radial 5, l’arbre 4b du sous-ensemble SE1, du réducteur radial 5, est relié à un manchon flexible 4a, par exemple par l'intermédiaire de cannelures 4b1. Ainsi, l'arbre basse pression 4, couplé au manchon flexible 4a, entraine en rotation et transmet la puissance motrice de la turbomachine 2 à l'arbre 4b du réducteur radial 5, monté rotatif sur un support roulement 4c par l'intermédiaire, par exemple, d'un roulement à rotule 4c1, ou bien encore dans un autre exemple de réalisation non illustré, d'un couple de roulements à billes.
L'arbre 4b entraine en rotation autour de l'axe X, une première roue dentée 21 ici appelée « roue solaire », par l'intermédiaire, par exemple, de cannelures 4b2 en prise avec une jante 21a rattachée par exemple, par une pluralité de vis à la roue solaire 21.As shown in Figures 2, 3 and 4,
Downstream of the radial reducer 5, the shaft 4b of the subassembly SE1, of the radial reducer 5, is connected to a flexible sleeve 4a, for example via splines 4b1. Thus, the low pressure shaft 4, coupled to the flexible sleeve 4a, rotates and transmits the driving power of the turbomachine 2 to the shaft 4b of the radial reducer 5, rotatably mounted on a bearing support 4c via, by example, a 4c1 spherical bearing, or even in another embodiment not illustrated, a pair of ball bearings.
The shaft 4b rotates around the axis of screws to the sun wheel 21.

La roue solaire 21, située de préférence dans le présent exemple, mais non limitativement, du côté amont du réducteur radial 5, est engrenée et coopère avec une pluralité de pignon denté 22b;22b’, ici appelés « satellite interne », par exemple, dix satellites interne 22b;22b’, ayant chacun leur axe de rotation respectifs Y équirépartis autour de l’axe de rotation X de la turbosoufflante, transversalement à celui-ci.The sun wheel 21, preferably located in the present example, but not limited to, on the upstream side of the radial gearbox 5, is meshed and cooperates with a plurality of toothed pinions 22b; 22b', here called "internal satellite", for example, ten internal satellites 22b; 22b', each having their respective axis of rotation Y equally distributed around the axis of rotation X of the turbofan, transversely thereto.

Dans le présent exemple, mais non limitativement, lesdits axes de rotation Y sont perpendiculaires à l’axe de rotation X de la turbosoufflante.
Lesdits satellite interne 22b ;22b’ faisant en outre partie intégrante de paires de pignons denté 22 ici appelés « satellite ». Chacun desdits satellite 22 étant composé d'un satellite interne 22b ou 22b’ et d'un couplage souple 22c, couplant en rotation un second pignon denté 22a ici appelé « satellite externe ».In the present example, but not limited to, said axes of rotation Y are perpendicular to the axis of rotation X of the turbofan.
Said internal satellite 22b; 22b' further forming an integral part of pairs of toothed pinions 22 here called "satellite". Each of said satellite 22 being composed of an internal satellite 22b or 22b' and a flexible coupling 22c, coupling in rotation a second toothed pinion 22a here called "external satellite".

Dans le présent exemple, mais non limitativement, lesdits pignons et roues dentés sont des couples coniques à denture spirales.
Ladite roue solaire 21 entrainée par l’arbre 4b, entraine en rotation lesdits satellite interne 22b ;22b’ qui entrainent en rotation, lesdits satellite externe 22a par l’intermédiaire desdits couplage 22c.In the present example, but not limited to, said pinions and toothed wheels are conical pairs with spiral teeth.
Said sun wheel 21 driven by the shaft 4b, rotates said internal satellite 22b; 22b' which rotates said external satellite 22a via said coupling 22c.

La pluralité de satellites 22 sont maintenus dans leurs positions respectives par un porte-satellites 20 composée d’un moyeu central 20a, sur lequel sont rattachés, autant de tourillons 20b qu'il y a de satellites 22 soit, dans cet exemple, dix tourillons 20b. Chacun desdits tourillons 20b est disposé de manière que chacun desdits satellites 22 pivote sensiblement coaxialement autour d’un tourillon 20b. Les axes de révolution desdits tourillons 20b sont donc confondus avec les axes de rotation Y des satellites 22.The plurality of satellites 22 are held in their respective positions by a planet carrier 20 composed of a central hub 20a, on which as many pins 20b are attached as there are satellites 22, i.e., in this example, ten pins 20b. Each of said pins 20b is arranged so that each of said satellites 22 pivots substantially coaxially around a pin 20b. The axes of revolution of said journals 20b are therefore coincident with the axes of rotation Y of the satellites 22.

Sur une extrémité proximale à l’axe X, les tourillons 20b sont rattachés au moyeu central 20a et s'étendent radialement afin d’être rattachés, sur leur extrémité distale, à un cerclage annulaire extérieur dudit porte-satellites 20, englobant la pluralité de satellite 22.On an end proximal to the axis satellite 22.

Ledit cerclage annulaire extérieur comportant en outre, deux faces planes circulaire 201 et 202 s’étendant radialement, coaxiales à l’axe X, parallèles et symétriques l’une de l’autre par rapport à un plan médian passant par les axes de rotation Y de ladite pluralité de satellite 22 ;
Deux paroi cylindrique 204 et 203, coaxiale à l’axe X, englobant ladite pluralité de pignon denté 22a, et s’étendant longitudinalement de manière symétrique par rapport audit plan médian, depuis lesdites faces planes circulaire 201 et 202 respectivement ;
Ledit cerclage annulaire extérieur comportant en outre, des percements pour des passage de vis, traversant de part en part lesdites faces planes circulaires 201 et 202.Said outer annular strapping further comprising two circular plane faces 201 and 202 extending radially, coaxial with the axis of said plurality of satellites 22;
Two cylindrical walls 204 and 203, coaxial with the axis
Said outer annular strapping further comprising holes for screw passages, passing right through said circular flat faces 201 and 202.

Sur la , on peut voir le sous-ensemble SE2 et le sous-ensemble SE2’, sensiblement symétrique par rapport audit plan médian précédemment décrit, et donc par rapport aux axes de rotation Y de la pluralité de pignon denté 22a.
Ledit sous-ensemble SE2 est globalement composé, d’une seconde roue dentée 30, ici appelée « couronne », rattachée à l’arbre de soufflante 6.
Ledit sous-ensemble SE2’ est globalement composé, d’une troisième roue dentée 300, ici appelée « couronne CR », rattachée à l’arbre de soufflante 60.On the , we can see the subassembly SE2 and the subassembly SE2', substantially symmetrical with respect to said median plane previously described, and therefore with respect to the axes of rotation Y of the plurality of toothed pinions 22a.
Said subassembly SE2 is generally composed of a second toothed wheel 30, here called "crown", attached to the fan shaft 6.
Said subassembly SE2' is generally composed of a third toothed wheel 300, here called "crown CR", attached to the fan shaft 60.

En se référant aux figures 4 et 5, dans le but d’incorporer ledit réducteur radial 5 entre lesdits support paliers de soufflante amont 7 et support paliers de soufflante aval 70, lesdits sous-ensemble SE2 et SE2’ du réducteur radial 5 sont respectivement montés rotatif sur la paire de roulements 7a et 7b, et sur la paire de roulements 70a et 70b.
Lesdits roulements sont préférentiellement pour l'application visée, mais non limitativement, de type à rouleaux coniques disposés tête bèche. D'autres montage de roulements non illustrées mais bien connu de l’homme de métier pourraient être utilisées comme, par exemple, un couple de roulement à billes ou bien encore un roulement à billes associé à un roulement à rouleaux.Referring to Figures 4 and 5, in order to incorporate said radial reducer 5 between said upstream fan bearing support 7 and downstream fan bearing support 70, said sub-assembly SE2 and SE2' of the radial reducer 5 are respectively mounted rotary on the pair of bearings 7a and 7b, and on the pair of bearings 70a and 70b.
Said bearings are preferably, for the intended application, but not limited to, of the conical roller type arranged head to tail. Other bearing arrangements not illustrated but well known to those skilled in the art could be used such as, for example, a pair of ball bearings or even a ball bearing associated with a roller bearing.

En outre, dans le but de rattacher entre-elles les parties fixes dudit PGB-CR 50, à savoir lesdits support paliers de soufflante amont 7 et support paliers de soufflante aval 70, avec ledit porte-satellites 20 du sous-ensemble SE1 ;
Le support paliers de soufflante amont 7 comprend, entre autres, une paroi cylindrique 73, d’axe de révolution X, englobant le sous-ensemble SE2 et s’étendant longitudinalement, jusqu’à une face plane circulaire 72 comportant des percements pour passage de vis, et orthogonale à ladite paroi cylindrique 73, de manière que lorsque lesdites face plane circulaire 72 et 202 sont coplanaires entre elles, et que lesdites paroi cylindrique 73 et 203 sont coaxiales entre-elles, la pluralité desdits pignon denté 22a des satellites 22 du sous-ensemble SE1 s’engrènent et coopèrent avec ladite couronne 30 du sous-ensemble SE2, les axes de rotation de l’arbre 4b et l’arbre de soufflante 6 du sous-ensemble SE2 étant sensiblement confondus.Furthermore, with the aim of connecting together the fixed parts of said PGB-CR 50, namely said upstream fan bearing support 7 and downstream fan bearing support 70, with said planet carrier 20 of the subassembly SE1;
The upstream fan bearing support 7 comprises, among other things, a cylindrical wall 73, of axis of revolution screw, and orthogonal to said cylindrical wall 73, so that when said circular flat face 72 and 202 are coplanar with each other, and said cylindrical wall 73 and 203 are coaxial with each other, the plurality of said toothed pinion 22a of the satellites 22 of the subassembly SE1 mesh and cooperate with said crown 30 of subassembly SE2, the axes of rotation of shaft 4b and fan shaft 6 of subassembly SE2 being substantially coincident.

Les deux sous-ensemble SE1 et SE2 engrenés et coopérant ensemble de manière opérationnelle forment ainsi, une première partie amont du réducteur radial 5 intégré ou incorporé au support paliers de soufflante amont 7.The two sub-assembly SE1 and SE2 meshed and cooperating together operationally thus form a first upstream part of the radial reducer 5 integrated or incorporated into the upstream fan bearing support 7.

Le support paliers de soufflante aval 70 comprend, entre autre, une paroi cylindrique 703, d’axe de révolution X, englobant le sous-ensemble SE2’ et s’étendant longitudinalement jusqu’à une face plane circulaire 702 comportant des percements pour passage de vis, et orthogonale à ladite paroi cylindrique 703, de manière que lorsque lesdites face plane circulaire 702 et 201 sont coplanaires entre elles, et que lesdites paroi cylindrique 703 et 204 sont coaxiales entre-elles, la pluralité desdits pignon denté 22a des satellites 22 du sous-ensemble SE1 s’engrènent et coopèrent avec ladite couronne CR 300 du sous-ensemble SE2’, les axes de rotation de l’arbre 4b et l’arbre de soufflante 60 du sous-ensemble SE2’ étant sensiblement confondus.The downstream fan bearing support 70 comprises, among other things, a cylindrical wall 703, of axis of revolution screw, and orthogonal to said cylindrical wall 703, so that when said circular flat face 702 and 201 are coplanar with each other, and said cylindrical wall 703 and 204 are coaxial with each other, the plurality of said toothed pinion 22a of the satellites 22 of the subassembly SE1 mesh and cooperate with said crown CR 300 of subassembly SE2', the axes of rotation of shaft 4b and fan shaft 60 of subassembly SE2' being substantially coincident.

Les deux sous-ensemble SE1 et SE2’ engrenés et coopérant ensemble de manière opérationnelle forment ainsi, une seconde partie aval du réducteur radial 5 intégré ou incorporé au support paliers de soufflante aval 70.The two sub-assembly SE1 and SE2' meshed and cooperating together operationally thus form a second downstream part of the radial reducer 5 integrated or incorporated into the downstream fan bearing support 70.

Une pluralité de vis 41, dont une partie seulement est représenté à des fins de clarté, traversant, par lesdits percements des passages de vis, la paroi annulaire 72 du support paliers de soufflante amont 7, ledit cerclage annulaire extérieur du porte-satellites 20 du sous-ensemble SE1, et la paroi annulaire 702 du support paliers de soufflante aval 70, rattache entre-elles lesdites parties fixes du PGB-CR 50.A plurality of screws 41, only part of which is shown for purposes of clarity, passing through, through said holes in the screw passages, the annular wall 72 of the upstream fan bearing support 7, said outer annular ring of the planet carrier 20 of the subassembly SE1, and the annular wall 702 of the downstream fan bearing support 70, connects said fixed parts of the PGB-CR 50 together.

En outre, dans le but de rattacher lesdites parties fixes du PGB-CR 50 au stator de la turbosoufflante 10, un support module 80, d’axe de révolution X, composé globalement d’une paroi cylindrique 80b et d’une paroi conique 80a s’évasant radialement depuis ladite paroi cylindrique 80b vers ledit carter 8, est rattaché au carter 8, par exemple, par une pluralité de vis 82, et est rattaché en partie amont, au moyeu central 20a du porte-satellite 20, par exemple, par une pluralité de vis 81 et des cannelures 20a1 et 80b1 coopérant entre elles.Furthermore, with the aim of attaching said fixed parts of the PGB-CR 50 to the stator of the turbofan 10, a module support 80, of axis of revolution X, generally composed of a cylindrical wall 80b and a conical wall 80a flaring radially from said cylindrical wall 80b towards said casing 8, is attached to the casing 8, for example, by a plurality of screws 82, and is attached in the upstream part, to the central hub 20a of the planet carrier 20, for example, by a plurality of screws 81 and grooves 20a1 and 80b1 cooperating with each other.

En partie aval dudit PGB-CR 50, le support paliers de soufflante aval 70 incorpore un roulement 70c, afin de permettre une reprise des efforts entre le support paliers de soufflante aval 70 et le support module 80, en passant à travers l’arbre de soufflante 60 monté rotatif.
Ledit roulement 70c est préférentiellement pour l'application visée, mais non limitativement, un unique roulement de type à billes. D'autres montage de roulements non illustrées mais bien connu de l’homme de métier pourraient être utilisées comme, par exemple, un couple de roulement à billes, un roulement à billes associé à un roulement à rouleaux, ou encore deux roulement conique montés tète bèche.In the downstream part of said PGB-CR 50, the downstream fan bearing support 70 incorporates a bearing 70c, in order to allow a recovery of the forces between the downstream fan bearing support 70 and the module support 80, passing through the shaft of blower 60 mounted rotary.
Said bearing 70c is preferably for the intended application, but not limited to, a single ball type bearing. Other bearing arrangements not illustrated but well known to those skilled in the art could be used, such as, for example, a pair of ball bearings, a ball bearing associated with a roller bearing, or even two conical bearings mounted on the head. spade.

De ce fait, lorsque la roue solaire 21 du réducteur radial 5 est mise en rotation par la turbomachine 2, elle entraine en rotation la pluralité de satellites 22, constitués entre autres desdits pignon denté 22a, tournant chacun autour de leur tourillons 20b respectifs, d’axe Y, lesdits tourillons 20b étant maintenus dans leur position par ledit porte-satellites 20, fixe par rapport au stator de la turbosoufflante 10.
Lesdits pignon denté 22a, engrenés et coopérant d’un côté amont avec la couronne 30 et engrenés et coopérant simultanément d’un coté aval avec la couronne CR 300, entrainent simultanément en rotation, autour de l’axe X de la turbosoufflante, la couronne 30 et la couronne CR 300, l’une dans un sens de rotation inverse de l’autre.Therefore, when the sun wheel 21 of the radial gearbox 5 is rotated by the turbomachine 2, it rotates the plurality of satellites 22, consisting among others of said toothed pinions 22a, each rotating around their respective journals 20b, d axis Y, said pins 20b being held in their position by said planet carrier 20, fixed relative to the stator of the turbofan 10.
Said toothed pinion 22a, meshed and cooperating on an upstream side with the crown 30 and meshed and cooperating simultaneously on a downstream side with the crown CR 300, simultaneously cause the crown to rotate around the axis 30 and the crown CR 300, one in a direction of rotation opposite to the other.

Des rapports de réduction existant entre les différents engrenages 21;22b;22b’;22a;30 ou 300, du réducteur radial 5, font que la couronne 30 et la couronne CR 300, tournent à une vitesse de rotation plus lente que la vitesse de rotation de l’arbre 4b.Reduction ratios existing between the different gears 21;22b;22b';22a;30 or 300, of the radial reducer 5, cause the crown 30 and the crown CR 300 to rotate at a rotation speed slower than the speed of rotation of shaft 4b.

En fonction de l’angle d’orientation plus ou moins transversal des axes de rotation Y des satellites 22, par rapport à l’axe X de la turbosoufflante, la vitesse de rotation de la couronne 30 et de la couronne CR 300 peuvent être identique ou différente. Dans le cas du présent exemple ou les axes de rotation Y sont sensiblement perpendiculaires à l’axe de rotation X de la turbosoufflante, la vitesse de rotation de la couronne 30 et de la couronne CR 300 sont sensiblement identiques.
Lesdites couronne 30 et couronne CR 300 étant couplées respectivement aux soufflantes S et S’, ces derniers sont entrainés simultanément en contra-rotation l’un par rapport à l'autre, à une vitesse de rotation plus lente que la vitesse de rotation de la turbomachine 2.Depending on the more or less transverse orientation angle of the axes of rotation Y of the satellites 22, relative to the axis or different. In the case of the present example where the axes of rotation Y are substantially perpendicular to the axis of rotation X of the turbofan, the speed of rotation of the crown 30 and the crown CR 300 are substantially identical.
Said crown 30 and crown CR 300 being coupled respectively to the blowers S and S', the latter are driven simultaneously in contra-rotation relative to each other, at a rotation speed slower than the rotation speed of the turbomachine 2.

De nombreux avantages sont procurés par une telle motorisation d’aéronef incorporant un module de soufflantes contrarotatives réducté selon la présente invention, notamment un gain conséquent d’efficacité propulsive, de compacité ainsi qu’une fiabilité accrue du réducteur contrarotatif, procurée par le fait que de nombreux efforts s’opposent et s’annulent entre eux, limitant ainsi les charges sur les composants internes dudit réducteur contrarotatif.Numerous advantages are provided by such an aircraft engine incorporating a counter-rotating fan module reduced according to the present invention, in particular a significant gain in propulsive efficiency, compactness as well as increased reliability of the contra-rotating reduction gear, provided by the fact that numerous forces oppose and cancel each other, thus limiting the loads on the internal components of said contra-rotating gearbox.

Claims (12)

Module de soufflantes contrarotatives pour turbosoufflante 10 d’axe X composée d’amont en aval, dudit module de soufflantes contrarotatives et d’une turbomachine à gaz 2 ;
Ledit module de soufflantes contrarotatives comportant d’amont en aval, une première soufflante S, un groupe réducteur radial contrarotatif 50, et une seconde soufflante S’ ;
Ledit groupe réducteur radial contrarotatif 50 comportant, entre autre, un support module 80 et un réducteur de vitesse radial 5, à arbres coaxiaux d’axe X, à engrenages à axes concourants, formé de trois sous-ensembles SE1; SE2 ; SE2’ ;
Ledit sous-ensemble SE2, étant globalement composé d’une couronne 30 montée rotative autour de X, coaxiale et solidaire d’un arbre de soufflante 6 relié à ladite soufflante S ;
Ledit sous-ensemble SE2’, étant globalement composé d’une couronne CR 300 montée rotative autour de X, coaxiale et solidaire d’un arbre de soufflante 60 relié à ladite soufflante S’ ; et
Ledit sous-ensemble SE1, comportant, entre autres, une pluralité de satellites 22, équirépartis autour de X, d’axe de rotation Y transversal à X, montés rotatifs sur un porte-satellites 20, comportant un moyeu central 20a ;
caractérisé en ce que lesdites soufflantes S et S’ sont agencées ou positionnées de part et d’autre dudit réducteur radial 5, respectivement en amont et en aval dudit réducteur radial 5, ledit support module 80, d’axe de révolution X, rattachant ledit moyeu central 20a du réducteur radial 5 à un carter 8 assimilable à un élément du stator de la turbomachine à gaz 2 de la turbosoufflante 10.Counter-rotating fan module for X-axis turbofan 10 composed from upstream to downstream, of said counter-rotating fan module and a gas turbomachine 2;
Said contra-rotating fan module comprising, from upstream to downstream, a first fan S, a counter-rotating radial reduction unit 50, and a second fan S';
Said counter-rotating radial reduction unit 50 comprising, among other things, a module support 80 and a radial speed reducer 5, with coaxial shafts of axis X, with gears with concurrent axes, formed of three subassemblies SE1; SE2; SE2';
Said subassembly SE2, being generally composed of a ring 30 rotatably mounted around X, coaxial and integral with a fan shaft 6 connected to said fan S;
Said subassembly SE2', being generally composed of a crown CR 300 rotatably mounted around X, coaxial and integral with a fan shaft 60 connected to said fan S'; And
Said subassembly SE1, comprising, among other things, a plurality of satellites 22, equally distributed around X, with axis of rotation Y transverse to
characterized in that said blowers S and S' are arranged or positioned on either side of said radial reducer 5, respectively upstream and downstream of said radial reducer 5, said module support 80, of axis of revolution X, attaching said central hub 20a of the radial gearbox 5 to a casing 8 comparable to an element of the stator of the gas turbomachine 2 of the turbofan 10. Module de soufflantes selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit porte-satellites 20 est composée d’un moyeu central 20a, d’axe X, sur lequel sont rattachés une pluralité de tourillons 20b, d’axe Y transversal à X, s'étendant radialement afin d’être rattachés, sur leur extrémité distale à X, à un cerclage annulaire extérieur dudit porte-satellites 20, englobant la pluralité desdits satellites 22.Blower module according to claim 1, characterized in that said planet carrier 20 is composed of a central hub 20a, of axis X, on which are attached a plurality of pins 20b, of axis Y transverse to extending radially in order to be attached, on their end distal to Module de soufflantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support module 80, d’axe de révolution X, est composé d’une paroi cylindrique 80b et d’une paroi conique 80a s’évasant radialement, depuis ladite paroi cylindrique 80b, vers un carter 8 assimilable à un élément du stator de la turbomachine à gaz 2 de la turbosoufflante 10, pour être rattaché audit carter 8, par exemple, par une pluralité de vis 82.Blower module according to the preceding claims, characterized in that said module support 80, of axis of revolution towards a casing 8 comparable to an element of the stator of the gas turbomachine 2 of the turbofan 10, to be attached to said casing 8, for example, by a plurality of screws 82. Module de soufflantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que, ledit support module 80 est rattaché, en partie amont, audit moyeu central 20a du porte-satellites 20, par des cannelures 20a1;80b1 et/ou d’une pluralité de vis 81, rendant ledit porte-satellites 20, fixe par rapport au stator de ladite turbomachine à gaz 2.Blower module according to the preceding claims, characterized in that said module support 80 is attached, in the upstream part, to said central hub 20a of the planet carrier 20, by grooves 20a1; 80b1 and/or a plurality of screws 81 , making said planet carrier 20 fixed relative to the stator of said gas turbomachine 2. Module de soufflantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que un arbre basse pression 4, entraine en rotation et transmet la puissance motrice de ladite turbomachine 2, par l’intermédiaire d’un manchon flexible 4a, à un arbre 4b montée rotatif sur X, solidaire d’une roue solaire 21.Blower module according to the preceding claims, characterized in that a low pressure shaft 4 rotates and transmits the driving power of said turbomachine 2, via a flexible sleeve 4a, to a shaft 4b rotatably mounted on , integral with a solar wheel 21. Module de soufflantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits satellites 22, composé de paire de pignon denté conique 22b;22b’ et 22a, reliés en rotation par un couplage souple 22c, tournent simultanément en rotation, chacun autour de leur tourillon respectif 20b, lorsque ladite roue solaire 21, coopérant en prise maillée avec lesdits pignon denté 22b;22b’, est mise en rotation par la turbomachine 2.Blower module according to the preceding claims, characterized in that said satellites 22, composed of a pair of conical toothed pinions 22b; 22b' and 22a, connected in rotation by a flexible coupling 22c, rotate simultaneously in rotation, each around their respective pin 20b, when said sun wheel 21, cooperating in mesh engagement with said toothed pinion 22b; 22b', is rotated by the turbomachine 2. Module de soufflantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un support paliers de soufflante amont 7, incorpore ledit sous-ensemble SE2 monté rotatif sur X, de manière que ladite couronne 30 coopère en prise maillée, avec ladite pluralité de pignon denté 22a, pour former une première partie amont dudit réducteur radial 5 incorporé au groupe réducteur radial contrarotatif 50.Blower module according to the preceding claims, characterized in that an upstream fan bearing support 7 incorporates said sub-assembly SE2 rotatably mounted on , to form a first upstream part of said radial reducer 5 incorporated in the counter-rotating radial reducer group 50. Module de soufflantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un support paliers de soufflante aval 70, incorpore ledit sous-ensemble SE2’ monté rotatif sur X, de manière que ladite couronne CR 300 coopère en prise maillée, avec ladite pluralité de pignon denté 22a, pour former une seconde partie aval dudit réducteur radial 5 incorporé au groupe réducteur radial contrarotatif 50.Blower module according to the preceding claims, characterized in that a downstream fan bearing support 70 incorporates said subassembly SE2' rotatably mounted on X, so that said crown CR 300 cooperates in mesh engagement with said plurality of pinions toothed 22a, to form a second downstream part of said radial reducer 5 incorporated in the counter-rotating radial reducer group 50. Module de soufflantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits support paliers de soufflante amont 7 et support paliers de soufflante aval 70, sont rattachés audit cerclage annulaire extérieur du porte-satellites 20, par exemple, par une pluralité de vis 41, afin d’englober ledit réducteur radial 5 et rattacher entre-elles les parties fixe dudit groupe réducteur radial contrarotatif 50.Blower module according to the preceding claims, characterized in that said upstream fan bearing support 7 and downstream fan bearing support 70, are attached to said outer annular ring of the planet carrier 20, for example, by a plurality of screws 41, in order to to include said radial reducer 5 and connect together the fixed parts of said counter-rotating radial reducer group 50. Module de soufflantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support paliers de soufflante aval 70 incorpore, au moins, un roulement 70c, afin de permettre une reprise des efforts entre le support paliers de soufflante aval 70 et ledit support module 80, en passant à travers l’arbre de soufflante 60 monté rotatif.Blower module according to the preceding claims, characterized in that said downstream fan bearing support 70 incorporates, at least, one bearing 70c, in order to allow a recovery of the forces between the downstream fan bearing support 70 and said module support 80, in passing through the rotatably mounted fan shaft 60. Module de soufflantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que la soufflante S reliée à la couronne 30 et la soufflante S’ reliée à la couronne CR 300, tournent en contra-rotation l’une de l’autre, à une vitesse de rotation plus lente que la vitesse de rotation dudit arbre 4b.Blower module according to the preceding claims, characterized in that the fan S connected to the crown 30 and the fan S' connected to the crown CR 300, rotate counter-rotating to each other, at a rotation speed slower than the rotation speed of said shaft 4b. Module de soufflantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que, en variante ou en combinaison, lesdites soufflantes S;S’ tournent en contra-rotation l’un de l’autre, à une vitesse de rotation identique dans le cas où les axes Y desdits satellites 22 sont perpendiculaires à l’axe X, et tournent à une vitesse de rotation différente dans les autres cas.
Blower module according to the preceding claims, characterized in that, as a variant or in combination, said blowers S;S' rotate in contra-rotation to each other, at an identical rotation speed in the case where the axes Y of said satellites 22 are perpendicular to the axis X, and rotate at a different rotation speed in other cases.
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