CN103375499A

CN103375499A - 柔性联接装置和机械传动装置

Info

Publication number: CN103375499A
Application number: CN2013101180825A
Authority: CN
Inventors: S·贝尔泰隆
Original assignee: Airbus Helicopters SAS
Current assignee: Airbus Helicopters SAS
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-07
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2033-04-07
Also published as: CN103375499B; EP2657558A1; KR101471588B1; US20130288809A1; FR2990011A1; KR20130121746A; CA2809622A1; CA2809622C; US8986127B2; EP2657558B1; FR2990011B1

Abstract

一种柔性联接装置（10），设有固定于第一旋转部件（2）的第一部件（20）和固定于第二旋转部件（3）的第二部件（30），第一部件（20）设有第一膜片（22），第二部件（30）有固定于第一膜片（22）的第二膜片（32）；还设有应急扭矩传递装置，具有包括突部（50）的至少一个卡合系统，突部固定于一个部件（30）且经推-转运动插在角形沟槽（60）中来与固定于另一部件（20）的角形沟槽（60）协配，在未发生破损时，装置（10）既包括压缩中的轴向间隙（70'）及平移中的轴向间隙（70''）并包括限定相对应的角形沟槽（60）的各突部（50）和壁之间的周向间隙。联接装置能够适应两个旋转部件之间的轴向和径向错位。本发明还提供一种旋转机械传动装置。

Description

柔性联接装置和机械传动装置

技术领域

本申请要求2012年4月27日提交的法国专利申请第1201238号的优先权，该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。

本发明涉及一种挠性联接装置，该挠性联接装置适应在将两个旋转机械部件连接在一起时的角运动和轴向运动。该联接装置可例如将传动轴连接于诸如旋翼飞行器涡轮发动机的机械部件。本发明还提供包括此种挠性联接装置的机械传动装置。

因此，本发明属于将动力从一个部件传递至另一部件，尤其是旋翼飞行器的机械部件的技术领域。

背景技术

大部分目前制造的旋翼飞行器具有带有自由涡轮机的至少一个涡轮发动机。动力则从自由发动机的低压级获取，该低压级机械地独立于压缩机组件并且独立于发动机的高压级。此种发动机的自由涡轮机通常以20000转速每分（rpm）至50000rpm范围内的速度转动，从而需要与旋翼飞行器的主旋翼进行连接的减速齿轮装置，因为旋翼的转速基本上在200rpm至400rpm的范围内；该减速齿轮装置是主动力传递齿轮装置，通常被称为“主齿轮装置”或缩写成MGB。

在这些情形下，发动机经由至少一个传动轴连接于旋翼飞行器的MGB，该传动轴绕其转动轴线以通常高于5000rpm的速度转动。

类似地，旋翼飞行器可包括尾部旋翼，该尾部旋翼由至少一个动力传动轴驱动以控制旋翼飞行器的偏航运动。

通常，传动轴需要由联接装置可靠地固定于待连接在一起的机械部件。

此外，这些联接装置必须使得传动轴能在可能是严格的情形下，例如在连接于一起的部件彼此并不适当对准时将由一个机械部件产生的动力传递至另一部件。

用于将传动轴联接于机械部件的装置则将尺寸设计成适应传动轴和机械部件之间的轴向和角错位。

已知有联接装置适应这些错位，所述装置设有第一环形部件和第二环形部件。

每个环形部件包括挠性的环形盘，该环形盘具有从基部径向地延伸至外周缘的较小厚度。该基部固定于固定件装置，该固定件装置用于将该基部固定于其中一个旋转部件，例如传动轴。

每个环形盘有时称为“膜片”。因此，为了便利起见在下文使用术语“膜片”。

在这些情形下，两个环形部件都单独地经由它们的膜片的外周缘彼此连接。那些外周缘可例如通过焊接或者通过使用螺栓和锁定螺母固定在一起。

膜片联接装置提供一种对连接在一起的旋转部件可能错位的情形有利的方案。

这些膜片联接装置由于它们具有较少的部件而可靠性程度较高。然而，膜片联接装置具有较小厚度的膜片，如果超出设计阶段考虑的标称轴向和角错位，则这些膜片会导致某种程度的脆性。

文献US4133188提出一种挠性膜片联接装置，该联接装置试图减缓所述膜片破损的后果。

那些联接装置包括成对膜片，该成对膜片用于传递两个旋转部件之间的扭矩，同时适应这两个部件之间的轴向和角错位。

此外，联接装置包括利用纵向花键的应急扭矩传递装置。

在膜片连接在一起时，扭矩经由膜片在连接于一起的部件之间传递。

与此相反，在膜片破损的情形下通过应急装置来提供联接。

那些联接装置是有利的。然而，联接装置包括相对较多数量的机械部件，由此使得制造较为复杂。

文献US5407386和EP0026681还披露了具有带有花键的应急装置的联接装置。

文献US4560364描述了一种联接装置，该联接装置设有固定于第一旋转部件的第一部件和固定于第二旋转部件的第二部件。该第一部件包括第一膜片，该第一膜片固定于第二部件的第二膜片。

此外，第一部件经由螺栓固定于第一旋转部件。该螺栓具有螺杆、六角形头部以及凸肩，该螺杆与第一旋转部件协配，而凸肩设置在所述头部和所述带螺杆之间。

第二部件还包括用于固定于第二旋转部件的板件。

在这些情形下，联接装置设有与所述凸肩协配的插入件。该插入件由置于第二部件的固定板和第二旋转部件之间的盘固定。

该凸肩部具有两个突出部，这两个突出部具有阳花键，这些阳花键与插入件中的相对应阴花键协配。

文献US5588917描述了一种联接装置，该联接装置具有两个扭矩传递通路，其中一个传递通路包括花键。

文献US2010/0093449涉及一种膜片联接装置，该膜片联接装置具有用于限制轴向错位的限制装置。

文献WO2010/022862不在本发明技术领域内。该文献WO2010/022862描述了一种联接装置，该联接装置用于经由轴向补偿构件将两个轴连接在一起，该轴向补偿构件适应所述轴之间的轴向偏移、角偏移或侧向偏移。

为了防止在拆卸联接装置时由于牵引中的较高轴向负荷而损坏补偿构件，该联接装置包括一个或多个邻抵件。那些邻抵件轴向地作用，以避免由于过度轴向牵引而损坏补偿构件。

在操作中，压力装置施加轴向负荷以使得邻抵件失效。

还已知文献US5364309和GB2043207。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种挠性联接装置，该挠性联接装置能够适应两个旋转部件之间的轴向和径向错位。联接装置试图降低所述旋转部件之间的扭矩传递由于膜片破损或两个膜片之间的连接部破损而受干扰的风险，同时仍呈现相对简单的结构。

根据本发明，轴向联接装置设有适合于固定于第一旋转部件的第一部件和适合于固定于第二旋转部件的第二部件。该第一部件设有第一膜片，而第二部件设有第二膜片，该第二膜片固定于第一膜片，以使得旋转部件之间能产生轴向偏移和/或角偏移和/或侧向偏移。

这些膜片可以是已知类型的。第一膜片的第一外周缘可由固定系统固定于第二膜片的第二外周缘。此种固定系统可包括焊接装置或实际上是螺栓连接装置。

联接部件还包括扭矩传递应急装置，该扭矩传递应急装置用于在至少一个膜片或这些膜片之间的连接部破损的情形下将第一旋转部件连接于第二旋转部件。

联接装置的特征具体在于，应急装置包括至少一个卡合系统，该卡合系统包括突部，而该突部固定于一个部件并且通过推-转运动插在角形沟槽中来与固定于另一部件的角形沟槽协配。此外，在膜片或这些膜片之间的连接部未发生所述破损的情形下，联接装置包括压缩中的轴向间隙、牵引中的轴向间隙以及限定相应角形沟槽的每个突部和壁之间的周向间隙。应注意的是，周向间隙也可称为角间隙。

如果膜片或这些膜片之间的连接部破损，则扭矩传递装置使得破损能通过持续地在第一部件和第二部件之间传递运动和扭矩来缓解。

突部与限定角形沟槽的壁接触，以使得其中一个部件能被另一部件驱动转动。则自然会出现此种周向间隙来使得驱动变为可能。类似地，这些部件之间的轴向间隔被限制为轴向间隙。

此外，在正常情况下，即在膜片或膜片之间的连接部未发生破损的情况下，此种应急装置并不会干涉联接装置的操作，

膜片的轴向间隙、周向间隙和挠性可适应第一部件和第二部件之间的轴向和径向偏移。

此种应急装置还具有在受到的应力超出正常情况的情形下保护膜片的优点。应急装置则用作抵抗所施加应力的邻抵件。

此外，联接装置只需要不超过两个机械部件，即第一部件和第二部件，则联接装置是简单的。

联接装置还可包括以下附加特征中的一个或多个。

例如，应急装置可包括多个卡合系统。该特征可在膜片失效的情形下共享所传递的扭矩。

所有的突部可利用固定于另一部件的所有角形沟槽可选地固定于同一部件。该构造具体表现为使联接装置的结构简化的优点。

此外，每个部件包括固定于膜片的基部的本体，其中一个本体设有至少一个突部，而另一本体可选地设有至少一个角形沟槽。

此种本体可以是圆柱形本体。该本体具有接合装置，该接合装置是简单的并且设置在旋转部件和膜片之间，并且还设置在旋转部件和应急装置的一部件之间。

较佳地是，联接装置在本体之间包括纵向间隙，以适应这些本体之间的轴向和径向偏移。因此，这些本体不会干涉联接装置的操作。

另一方面，至少一个突部位于由具有突部的部件的膜片所限定的平面中。

部件的至少一个角形沟槽从由部件的膜片所限定的平面突出，以穿入另一部件的内部，以与突部协配。

此外，每个角形沟槽可以呈L形并且具有纵向槽，该纵向槽后接有周向槽，且突部经推动而穿入纵向槽中，然后经转动而进入周向槽。

在一较佳实施例中，联接装置包括：

第一部件，该第一部件具有轴向延伸的第一中空圆柱形本体，且第一膜片的第一基部固定于第一本体；

第二部件，该第二部件具有轴向延伸的第二中空圆柱形本体，且第二膜片的第二基部固定于第二本体，第二膜片的第二外周缘固定于第一膜片的第一外周缘；

多个突部，该多个突部固定于第二本体，每个突部突入所述第二本体的内部空间中；以及

每个突部一个角形沟槽，每个沟槽固定于所述第一本体并突入所述内部空间中，每个突部设置在角形沟槽中，以在膜片破损的情形下将第一部件尤其是倾斜地连接于第二部件。

此外，联接装置可包括第一可释放固定件装置和第二可释放固定件装置，该第一可释放固定件装置用于将突部固定于其中一个部件，而第二可释放固定件装置用于将角形沟槽固定于其中一个部件。

应急装置则是可拆除的。此外，应急装置可设置在现有的联接装置上。

除了挠性联接装置以外，本发明提供旋转机械传动装置，该旋转机械传动装置设有第一旋转部件和第二旋转部件。

机械传动装置包括上述类型的联接装置。

附图说明

在对以说明方式且参照附图给出的对实施例的以下描述中，将更详细地示出本发明及其优点，在附图中：

图1是联接装置的分解图；

图2是第一变型中联接装置的纵向剖视图；

图3是第一变型中联接装置的局部剖视图；以及

图4是第二变型中联接装置的纵向剖视图；

在一幅以上附图出现的元件在各幅图中采用相同的附图标记。

具体实施方式

应注意到，在其中一些附图中标出三个相互正交的方向X、Y和Z。

第一方向X称为“纵向”。术语“纵向”和“轴向”指平行于第一方向X的所有方向。

第二方向Y称为“横向”。术语“横向”指平行于第二方向Y的所有方向。

最后，第三方向Z称为“竖直的”。术语“竖直的”指平行于第三方向Z的所有方向。

图1示出联接装置10，该联接装置用于将两个旋转部件机械地联接在一起，同时允许这些旋转部件之间产生轴向偏移、角偏移和侧向偏移。

在这些情形下，联接装置10包括第一部件20，该第一部件具有第一膜片22。

更精确地说，第一部件20具有第一中空圆柱形本体21。该第一本体21沿着第一转动轴线AX从第一远端21'纵向地延伸至第一近端21''。

第一膜片22的第一环形基部23则固定于第一近端21''。例如，该环形基部焊接于第一近端21''。

第一膜片则在形状上呈环形，从该第一膜片的第一环形基部23径向地延伸至外周缘24。

此外，第一本体的第一远端21'可包括图1中未示出的第一固定装置。该第一固定装置则用于将第一部件20固定于第一旋转部件。

联接装置10还包括具有第二膜片32的第二部件30。

所示出的第二部件30具有第二中空圆柱形本体31。该第二本体31沿着第二转动轴线AX'从第二远端31'纵向地延伸至第二近端31''。

第二膜片32的第二环形基部33则固定于第二近端31。例如，该环形基部焊接于第二近端31。

第二膜片则呈环形，从该第二膜片的第二环形基部33径向地延伸至外周缘34。

此外，第二本体30的第二远端'可包括图1中未示出的第二固定装置。该第二固定装置则用于将第二部件固定于第二旋转部件。

在这些情形下，联接装置设有固定系统，该固定系统用于将第一远端24连接于第二远端34。

固定系统可例如包括一条焊缝或可以是多个螺栓。

膜片的挠性使得联接装置能适应偏移，该偏移可以是第一和第二部件之间的、且由此适应两个旋转部件之间的轴向偏移、角偏移或实际上的侧向偏移。

此外，联接装置10包括应急装置40，该应急装置使得在包括膜片和固定系统的机械连接部失效的情形下其中一个部件能被其它部件驱动。

应急装置包括至少一个卡合系统。

每个卡合系统首先设有突部而其次设有角形沟槽，该突部固定于其中一个部件,例如螺柱，而该角形沟槽固定于另一部件。突部则经由推动力F1之后经由转动力F2的运动而插在角形沟槽中。

此种角形沟槽可能是L形。因此，每个角形沟槽可具有纵向槽61，该纵向槽平行于相关联部件的转动轴线并且后接有周向槽62。

借助示例，在膜片固定之前，操作者将各突部50插入到角形沟槽60中，然后操作者通过执行上述推动和转动运动来使其中一个部件相对于另一部件定位。每个突部然后通过平移运动在纵向槽61运动，然后通过转动运动F在周向槽62中运动。

此后，操作者使膜片彼此固定，以完成联接装置的组装。

此外，应急装置40可包括至少两个相同的卡合系统200，在所示出的示例中具体是九个卡合系统200。

因此，所有的突部50可以是相同的并且固定于其中一个部件，且所有的角形沟槽也可以是相同的并且固定于另一部件。这简化了联接装置自身以及简化了其中一个部件相对于另一部件的布置。

图2示出了装配在机械传动装置10内的联接装置10。

因此，机械传动装置1包括第一旋转部件2，该第一旋转部件经由第一固定装置25固定于第一部件20的第一本体21。机械传动装置1还具有第二旋转部件3，该第二旋转部件经由第二固定装置35固定于第二部件30的第二本体31。

一旦联接装置10装配好后，第一部件20的第一膜片22固定于第二部件30的第二膜片32。为此，可例如使用电子束焊接。

此外，每个突部50设置在角形沟槽50的周向槽62中。

图2示出了一实施例，该实施例包括将各突部设置在由膜片32限定的平面P2中。确切地说，每个突部50从第二近端31"朝向第二本体的内部INT突出。各突部则作为第二膜片突入第二本体内部的延伸部。

与此相反，每个角形沟槽在由部件20的膜片22所限定的平面P1中突出，以进入另一部件30的内部INT。确切地说，每个角形沟槽设置在固定于第一本体21的柱体中，该柱体从第一本体的第一近端21'延伸到第二本体31的内部INT，以与所述突部50协配。

为了在膜片或膜片固定系统未发生破损的情形下允许第一旋转部件2和第二旋转部件之间的偏移，联接装置10在限定相应角形沟槽60的每个突部50和壁63、64之间包括两个轴向间隙70和一个周向间隙80.

周向槽由近侧壁63并且由远侧壁64轴向地，即沿平行于具有沟槽的部件的转动轴线方向所限定。近侧壁63则比远侧壁64更靠近第二膜片。换言之，近侧壁63可位于第二本体31外部，而同时远侧壁存在于第二本体的内部INT中。

近侧壁63和远侧壁64相互平行，且他们平行于第一平面P1并且平行于包含膜片的第二平面P2。

第一轴向间隙70则使突部与近侧壁63分开，而第二轴向间隙70则使突部与远侧壁64分开。第一轴向间隙则与联接装置在压缩下的最大可接受轴向变形相对应，而第二间隙则与联接装置在牵引下的最大可接受轴向变形相对应。

与此相反，突部可抵靠在周向沟槽的底部65上，或者可以至少表现为不超过与该突部相关的制造间隙。

参见图3，周向沟槽由“径向”壁66周向地限定，该“径向”壁基本上正交于近侧壁63和远侧壁64。

周向间隙则使突部与径向壁66分开。

此外，在不具有卡合系统的区域中，纵向间隙75存在于第一本体21和第二本体31之间。

如果膜片或膜片之间的连接部损坏，则不管各部件的转动方向如何，联接装置都保持有效。角形沟槽的L形用于保持应急装置的所有优点。

每个突部沿第一转动方向在周向沟槽中运动以到达径向壁66，由此产生周向间隙。

每个突部沿第二转动方向沿着周向沟槽的整个长度行进，然后最终邻抵于周向沟槽的、与径向壁66相对的端部。

另一方面，每个卡合系统可以是永久的或可拆除的。

例如，在图2所示的第一变型中，各突部以不可拆除的方式固定于本体，而每个沟槽也以不可拆除的方式固定于本体。

与此相反，在图4所示的第二变型中，联接装置10包括第一可释放固定件装置95和第二可释放固定件装置90，该第一可释放固定件装置用于将突部50固定于部件30的其中之一，而第二可释放固定件装置用于将角形沟槽60固定于部件20的其中之一。

例如，突部固定于环件，该环件由典型的可释放装置，例如可能利用螺纹紧固件的装置固定于第二本体。

类似地，角形沟槽可形成在柱体中，该主题由典型的可逆装置固定于第一本体。

联接装置可选地包括两个相同的可拆除装置，每个可拆除装置都具有至少一对突部和至少一对角形沟槽。可拆除装置其中之一则由第一固定件装置固定于部件其中之一，而其它可拆除部件则由第二固定件装置固定于其它部件。

当然，本发明在其实施方式方面可有许多变型。尽管描述了若干实施例，但是容易理解，不可能穷举地给出所有可能实施例。当然可设想用等同装置来替换所述装置中的任一个而不超出本发明的范围。

Claims

1.一种联接装置（10），所述联接装置设有第一部件（20）并且设有第二部件（30），所述第一部件适合于固定于第一旋转部件（2），而所述第二部件适合于固定于第二旋转部件（3），所述第一部件设有第一膜片（22），而所述第二部件（30）设有第二膜片（32），所述第二膜片固定于所述第一膜片（22），以允许所述旋转部件（2、3）之间的轴向偏移和/或角偏移和/或侧向偏移，所述联接部件（10）包括应急扭矩传递装置（40），所述应急扭矩传递应急装置用于在至少一个膜片或所述膜片之间的连接部破损的情形下将所述第一旋转部件（2）连接于所述第二旋转部件（3），其中所述应急装置（40）包括至少一个卡合系统，所述至少一个卡合系统包括突部（50），所述突部固定于一个部件（30）并且通过推-转运动（F1、F2）插在所述角形沟槽（60）中来与固定于另一部件（20）的角形沟槽（60）协配，在未发生所述破损的情形下，所述联接装置（10）既包括压缩中的轴向间隙（70'）以及牵引中的轴向间隙（70''）并且还包括限定相对应的角形沟槽（60）的每个突部（50）和壁（63、64、66）之间的周向间隙（80）。

2.如权利要求1所述的联接装置，其特征在于，所述应急装置（40）包括多个卡合系统，其中所有的所述突部（50）固定于同一部件（30），而所有的所述角形沟槽（60）固定于同一部件（20）。

3.如权利要求1所述的联接装置，其特征在于，每个部件（20、30）包括固定于膜片（22、32）的基部（23、33）的本体（21、31），其中本体（31）其中之一设有至少一个突部（50），而其它本体（21）设有至少一个角形沟槽（60）。

4.如权利要求3所述的联接装置，其特征在于，所述联接装置（10）在所述本体（21、31）之间有纵向间隙（75）。

5.如权利要求1所述的联接装置，其特征在于，至少一个突部（50）位于在由膜片（）限定的平面（）中。

6.如权利要求1所述的联接装置，其特征在于，部件（20）的至少一个角形沟槽（60）从由所述部件（20）的膜片（22）所限定的平面（P1）突出，以穿入其它部件（30）的内部（INT）。

7.如权利要求1所述的联接装置，其特征在于，每个角形沟槽（60）呈L形并且具有纵向槽（61），所述纵向槽接有周向槽（62），且突部（50）经推动（F1）穿入所述纵向槽（61）中，然后经转动（F2）进入所述周向槽（62）。

8.如权利要求1所述的联接装置，其特征在于，所述联接装置（10）包括第一可释放固定件装置（95）和第二可释放固定件装置（90），所述第一可释放固定件装置用于将突部（50）固定于部件（30）其中之一，而所述第二可释放固定件装置用于将角形沟槽（60）固定于部件（20）其中之一。

9.如权利要求1所述的联接装置，其特征在于，所述联接装置（10）包括：

第一部件（20），所述第一部件具有轴向延伸的第一中空圆柱形本体（21），且第一膜片（22）的第一基部（23）固定于所述第一本体（21）；

第二部件（30），所述第二部件具有轴向延伸的第二中空圆柱形本体（31），且第二膜片（32）的第二基部（33）固定于所述第二本体（31），所述第二膜片（32）的第二外周缘（34）固定于所述第一膜片（22）的第一外周缘（24）；

多个突部（50），所述多个突部固定于所述第二本体（32），每个突部（50）突入所述第二本体（32）的内部空间（INT）；以及

每个突部（50）一个角形沟槽（60），每个角形沟槽（60）固定于所述第一本体（21）并突入所述内部空间（INT），每个突部（50）设置在角形沟槽（60）中，以在膜片（22、32）破损的情形下将所述第一部件（20）倾斜地连接于所述第二部件（30）。

10.一种旋转机械传动装置（1），所述旋转机械传动装置具有第一旋转部件（2）和第二旋转部件（3），其中所述机械传动装置（1）包括如权利要求1所述的联接装置（10）。