CN102102754A - 副轴分离机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及副轴分离机构。具体地，一种用于飞机的齿轮箱具有第一侧壁、第二侧壁、齿轮系和飞机附件。所述飞机附件具有壳体、附接到所述齿轮系以便从所述齿轮系接收旋转输入的输入部、以及用于选择性地使所述齿轮系与所述输入部耦接和去耦接的第一轴。所述壳体附接到所述第一侧壁和所述第二侧壁。

Description

副轴分离机构

背景技术

飞机对各种飞行系统的功率需要和乘客舒适感通常由燃气涡轮发动机提供。此类系统和附件可以包括燃料泵、发动机润滑剂泵、发电机和PMA、为电气系统提供功率的小型永磁交流发电机(“PMA”)。燃气涡轮发动机可以是向飞机、辅助功率单元(“APU”)或者在一些情况下向这两者提供推力的发动机。

用于将旋转能从燃气涡轮发动机传递到附件的常规布置是借助于齿轮传动。通常，附件安装在附件齿轮箱的表面上。附件齿轮箱常常通过伞齿轮装置连接到旋转发送机输出部。附件安装齿轮箱通常包括从连接到发动机芯的齿轮装置延伸的驱动轴和使发动机润滑剂泵、燃料泵、发动机控制机构、液压泵、发电机等旋转的驱动轴。

此类附件是发动机操作所需要的且必须是高度可靠的，以便发动机保持推进功率。例如，使用PMA来对用于发动机的电控制机构供电。其它附件对于飞行而言是非必需负载，并且常常将机械分离机构(disconnect)结合在附件内部以允许在发生附件故障时进行附件驱动轴的手动或自动去耦接。故障附件的去耦接减少在继续操作的情况下将发生的对附件的损坏，并防止在附件损坏进展至轴卡住时传动系的过载。一些附件结合了剪切部，当故障(诸如附件内部的轴承损坏)在附件内部发展到超过正常工作转矩时，剪切部破裂并停止附件旋转。

发明内容

根据本文的示例性实施例，用于飞机的齿轮箱具有第一侧壁、第二侧壁、齿轮系和飞机附件。所述飞机附件具有壳体、附接到所述齿轮系以便从所述齿轮系接收旋转输入的输入部、以及用于选择性地使所述齿轮系与所述输入部耦接和去耦接的第一轴。所述壳体附接到所述第一侧壁和所述第二侧壁。

根据本文的另一示例性实施例，一种齿轮箱具有第一侧壁、第二侧壁以及由齿轮系驱动的附件。所述附件具有壳体、附接到所述齿轮系以便从所述齿轮系接收旋转输入的输入部、以及用于选择性地使所述齿轮系与所述输入部耦接和去耦接的第一轴。所述壳体附接到所述第一侧壁和所述第二侧壁。

通过以下说明书和附图，将透彻地理解本发明的这些及其它特征，其后是简要描述。

附图说明

图1示出现有技术的齿轮系布置，该齿轮系来自发动机(诸如提供推力的发动机)或辅助功率单元。

图2示出诸如发电机的附件，其中，发电机的壳体与齿轮箱的壳体一起退化(degrade)。

图3示出结合了分离机构的副轴齿轮布置的第一实施例。

图4是本文所公开的副轴(或传动轴，jack shaft)的第二实施例。

图5是本文所提供的副轴的另一实施例。

具体实施方式

现在参照图1，在齿轮箱15内示出现有技术齿轮系10。齿轮系10具有安装在多个旋转轴25上的多个齿轮20。齿轮箱15具有壁30和壁35，齿轮20安装在其中。右壁35被加强且在本文中示出较大的尺度，以支撑从右壁35外面突出的附件40。

附件40可以被安装在壳体45中，并且包括附件输入轴50、剪切颈55和附件40中的旋转设备60。所述附件可以是发动机润滑剂泵、燃料泵、PMA、发动机液压泵和发电机等中的任何一个。虽然本文所示的附件40被齿轮箱15的右壁35支撑，但附件可以悬挂在齿轮箱15的任一侧，只要齿轮箱15的该侧被加强以牢固地保持该附件40即可。附件壳体45具有从柱形主体70延伸的L形凸缘65以牢固地附接到右壁35。L形凸缘65和右壁35被加强以支撑配件40离开右壁35的悬挂力矩。

为了节省发电机和齿轮箱重量，可以将诸如发电机的附件结合到齿轮箱中。这减小通常从齿轮箱的一面悬臂伸出的发电机的悬垂力矩并允许齿轮箱和发电机部分地共享同一壳体。减小的悬臂简化了齿轮箱壳体并允许齿轮箱壳体具有较轻的重量，并且还可减少齿轮箱安装连接件(link)的负载，从而减小其重量。当考虑到极端发动机动态负载情况具有许多倍的正常重力加速度时，减小的悬臂和齿轮箱/附件总重量尤为重要。

现在参照图2，示出了附件壳体47，其具有延伸通过壁31的第一部分75和延伸通过齿轮箱15的右壁37的第二部分80。由几乎完全垂直于每个壁的纵向轴线的壁30、35两者来支撑附件壳体45的重量。这样，消除了要求对壁30、35进行加强的任何转矩，从而使齿轮箱壁的重量最小化，因为可以减少或消除加强。此外，由于附件壳体45还在其上面具有减小的转矩，所以可以不必加强通过常规手段附接到右壁35的凸缘85，从而进一步减轻重量。

在图2所示的实施例中，诸如发电机等的附件41被支撑在附接到输入齿轮95的输入轴90上，由齿轮系10来驱动所述输入齿轮95。发电机41可以具有几个安装在轴90上的其它部件，包括位于输入齿轮95外侧的向电子控制器(未示出)等提供功率的永磁发电机(“PMG”)100、以及位于附件41的右侧的激励器105。轴90被支撑在壳体47内的轴承上。

现在参照图3，在轴线A上面示出了接合位置的实施例，并且在轴线A下面示出了脱开位置的实施例(在随后的附图中也是如此)。应认识到，轴线A的分裂视图仅仅是出于说明性目的，而且如果该实施例在接合位置或脱开位置上，则这里所示的部分在轴线A上面和下面相互配准。现在参照图3，示出了从第一部分75延伸并附接到壁31的部分110、从主体70的中间延伸的部分115以及从第二部分80延伸并附接到壁37的部分120，这些部分支撑多个轴承125、130、135和140。可旋转地安装在轴承125和130之间的轴90支撑输入齿轮95并与之一起旋转，如本领域中公知的那样，输入齿轮95与齿轮系10中的齿轮接合。轴90具有与连接到副轴165的轴向齿160(参见轴线A上面)接合的多个轴向齿155，副轴165被设置在输出齿轮170内并与输出齿轮170接合。副轴165具有多个副轴花键175，多个副轴花键175与被轴承135、140支撑的输出齿轮170轴的内部花键180接合。输出齿轮170具有与从属于齿轮(未示出)的齿(未示出)接合的齿185，所述齿轮驱动诸如发电机等的附件41。

副轴165具有设置在延伸超过轴承140的延伸部195上的螺旋坡道190。脱开棘爪200被横向布置至螺旋坡道190。如果脱开棘爪200被向上推动至与螺旋坡道190接合，则副轴165随着螺旋坡道190的旋转轴向地移动至图中的右侧(参见图3中的轴线A下面)，以使其轴向齿160与从输入轴190延伸的轴向齿155脱开，从而使附件41与输入齿轮系10分离。输入齿轮95和轴90自由地旋转，不通过副轴165向附件41提供输入。可以由响应于控制器(未示出)接收到的信号而起作用的机械、电气或液压装置来驱动脱开棘爪200，所述信号响应于附件41发生故障且应被从齿轮系20撤出以使对附件41的损坏或齿轮系20的过载最小化的刺激因素。

现在参照图4，示出了经由活塞头275、活塞杆280和轴承285附接到液压或气动致动器270等(例如，诸如螺线管的机电设备)的副轴265。副轴265不是与输入轴90的轴向齿155(参见图3)分离，而是通过在被致动器270促动时轴向地沿着旋转轴线A移动来与输出齿轮170分离，如本文将讨论的那样。

致动器270具有活塞头275，活塞头275设置在缸290内，其在第二部分80外面与旋转轴线A一致。活塞杆280从致动器270延伸通过第二部分80并经由轴承285与副轴265接合，轴承285附接到活塞杆280的外端295和副轴265的内端300。为了使副轴265从输出齿轮170脱开，泵305经由管路315将诸如空气或液压流体的流体推入缸290的右侧310中，同时经由管路331从缸290的左侧抽取流体。活塞头275被轴向地向左驱动(参见轴线A下面)并进而驱动活塞杆280、轴承285和副轴花键175脱离与输出齿轮的内花键齿180的接合，从而保护附件免受持续的输入转矩的影响。为了使效果相反，(重新耦接轴)泵305将流体推入缸290的左侧320中，同时从右侧310抽取流体。活塞头275被轴向地向右驱动并进而驱动活塞杆280、轴承285和副轴花键175与输出齿轮的内花键齿180重新接合。

现在参照图5，示出了具有剪切部330的副轴265，剪切部330具有比副轴265的其余部分小的直径。在其中气动致动器或脱开棘爪作用得未快到足以使附件从齿轮系20的输入转矩脱开的极端情况下，剪切部330通过在附件41损坏之前断裂来保护附件41(参见图2)免于灾难性情况。在断裂后，副轴265具有相互独立旋转的分开的部分，从而使附件停止旋转并且使其免于潜在的破坏。促使剪切部330断裂所需的剪切力通常大于最大工作负载的三倍。例如，如果最大工作负载是113牛顿米，则剪切部将在约339牛顿米下断裂。建议最大工作负载的三倍的比率是为了在遇到时常发生的突然意外负载时避免无谓的剪断(nuisance shearing)。

现在参照图5，液压或气动致动器370等被示作为壳体47的第二部分80的整体部件。

附图中，虽然输入轴90(还参见来自齿轮系20的齿轮)被示出位于左侧，并且至附件41的输出齿轮170被示出位于右侧，但本领域的技术人员应认识到根据应用的要求，输入轴90可以在右侧且输出齿轮170可以在左侧。此外，可以将致动器270与图3所示的实施例一起使用，并且可以使用图3的螺旋坡道190来移动图3和图4的活塞杆280。

虽然在举例说明的示例中示出特征的组合，但并不需要将全部特征组合以实现本公开的各种实施例的益处。换言之，根据本公开的一个实施例设计的系统将不必包括任何一个图所示的所有特征或图中示意性地示出的所有部分。此外，可以将一个示例性实施例的选定特征与其它示例性实施例的选定特征组合。

前面的说明本质上是示例性而不是限制性的。对于本领域的技术人员来说，所公开示例的变更和修改可变得明显，而不必脱离本公开的主旨。只能通过研究所附权利要求来确定给予本公开的法律保护范围。

Claims (19)

1.一种用于飞机的齿轮箱，所述齿轮箱包括：

第一侧壁；

第二侧壁；

齿轮系；以及

飞机附件，所述飞机附件包括：

壳体；

输入部，其附接到所述齿轮系以便从所述齿轮系接收旋转输入；以及

第一轴，其用于选择性地使所述齿轮系与所述输入部耦接和去耦接，

其中，所述壳体附接到所述第一侧壁和所述第二侧壁。

2.如权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述壳体延伸通过所述第一侧壁。

3.如权利要求2所述的齿轮箱，其中，所述壳体延伸通过所述第二壁。

4.如权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述输入部包括：

输入齿轮，其附接到第二轴。

5.如权利要求4所述的齿轮箱，其中，所述第一轴包括用于接合所述第二轴的第一齿和用于接合输出轴的第二齿。

6.如权利要求5所述的齿轮箱，其中，所述输出轴接合至所述飞机附件的输入部。

7.如权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述第一轴包括螺旋坡道。

8.如权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述螺旋坡道与棘爪协作以便使所述第一轴移动而脱离与所述齿轮系的接合。

9.如权利要求8所述的齿轮箱，其中，所述第一轴轴向地移动。

10.如权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述第一轴附接到致动器，所述致动器在所述壳体外面用于使所述第一轴轴向地平移以与所述输入部接合和脱开。

11.如权利要求10所述的齿轮箱，其中，所述致动器被液压地或气动地驱动。

12.如权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述第一轴附接到致动器，所述致动器形成所述壳体的一部分。

13.如权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述输入部包括绕第二轴旋转的齿轮，所述第二轴使所述第一轴旋转。

14.如权利要求13所述的齿轮箱，还包括致动器，所述致动器具有附接到所述第一轴的杆用于使所述第一轴轴向地移动而脱离与所述第二轴的接合。

15.如权利要求13所述的齿轮箱，还包括致动器，所述致动器具有附接到所述第一轴的杆用于使所述第一轴轴向地移动而脱离与输出齿轮的接合。

16.如权利要求15所述的齿轮箱，其中，所述第一轴在轴承上绕所述杆旋转。

17.如权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述第一轴具有用于接合输出齿轮的齿。

18.如权利要求17所述的齿轮箱，其中，所述输出齿轮附接到所述飞机附件。

19.一种齿轮箱，所述齿轮箱包括：

第一侧壁；

第二侧壁；

齿轮系；以及

由所述齿轮系驱动的附件，所述附件包括：

壳体；

输入部，其附接到所述齿轮系以便从所述齿轮系接收旋转输入；以及

第一轴，其用于选择性地使所述齿轮系与所述输入部耦接和去耦接，

其中，所述壳体被附接到所述第一侧壁和所述第二侧壁。

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