CN105378336B - 将齿轮链并入涡轮机齿轮箱的小齿轮壁中 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种飞机传动链，其包括多个相互啮合的主小齿轮(10；13,14；15)，其中，第一主小齿轮(10)包括限定内容积(12)的壁(21,22)，外齿(24)设置在所述壁(21,22)的外表面(21a)上，所述外齿(24)与至少一个第二主小齿轮(13,14；15)啮合，齿轮传动系统(11)被并入内容积(12)中，所述第一主小齿轮(10)和所述齿轮传动系统(11)共同用来形成倍增器或减速器并确保在驱动件和从动件之间传递机械能。

Description

将齿轮链并入涡轮机齿轮箱的小齿轮壁中
技术领域
本发明涉及飞机的齿轮链(或传动链)。
背景技术
当起动器驱动涡轮机旋转时，上述齿轮链能够在驱动件(例如涡轮机起动器或压缩机)和从动件(例如发电机配件或液压泵配件)或者处于起动阶段的涡轮机本身之间传输机械能。附件齿轮箱(AGB)是用来驱动附件的齿轮链的具体例子。在美国专利申请书2012/0006137中描述了这种类型的附件齿轮箱结构。
倍增或减速功能通常能使输入运动的转速适应于针对每一驱动件或从动件的参数。
例如，起动器包括两个部件：被称为叶轮的可移动件，以及减速器。
本发明的目的是提供一种能够并入诸如倍增或减速功能的齿轮链结构，该齿轮链结构紧凑，可限制传动链和/或附件的总体尺寸。
内容
本发明涉及一种应用于飞机涡轮机的附件传动链，其包括多个相互啮合的主小齿轮，其中，第一主小齿轮包括限定内容积的壁，外齿设置在所述壁的外表面上，所述外齿与至少一个第二主小齿轮啮合，齿轮传动系统被并入内容积中，所述第一主小齿轮和所述齿轮传动系统共同用来形成倍增器或减速器并确保在驱动件和从动件之间传递机械能。
因此，本发明能将飞机驱动件或从动件的倍增器(和/或减速器)结构集成到齿轮链的小齿轮而非驱动件或从动件之中。这能够减少驱动件或从动件的体积，并降低其悬臂支架的重量。一方面，这有利于减少对驱动件或从动件的固定法兰的限制，另一方面，有利于优化安装有齿轮链的组件的内容积。
减少附件的体积有利于将该附件齿轮箱并入到该涡轮机中。
根据一有益特征，所述齿轮传动系统包括环形件、至少两个行星小齿轮、行星架构件以及太阳齿，所述太阳齿设置在轴上，所述轴连接至所述驱动件或所述从动件，内齿设置在所述环形件的内表面上，所述行星小齿轮与所述内齿和所述太阳齿啮合。
根据一有益特征，所述环形件包括所述第一主小齿轮的壁，所述行星架构件相对于飞机架静止不动。
根据另一有益特征，所述环形件包括相对于飞机架静止不动的环形壁，所述行星架构件固定在所述主小齿轮上且相对于所述主小齿轮静止不动。
根据一有益特征，所述齿轮传动系统的所有齿轮设置为由横穿所述外齿的同一中间平面P所横穿。
根据另一有益特征，所述齿轮传动系统包括至少一个行星小齿轮，所述行星小齿轮具有第一齿和第二齿，所述第一齿和第二齿具有不同直径。
有利的是，该双齿能以最小的总体尺寸提供较大的传动比范围。
根据一有益特征，对所述第一主小齿轮的运动输入是通过所述外齿完成。
可选地或累加地，对所述第一主小齿轮的运动输入是通过连接至驱动件的轴或通过连接至小齿轮且与所述轴共轴的另一轴完成。
根据一特定特征，所述第一主小齿轮是锥齿轮的一部分。
举例而言，AGB的第一主小齿轮可能是距离压缩机轴最近的小齿轮。
举例而言，上述齿轮链是AGB式驱动装置。
本发明也可涉及一种附件齿轮箱，其包括如上所述的传动链。
附图说明
借助于非限制性示例，下面结合附图对本发明的实施例进行描述，其中：
图1A和图1B是横断面透视图，一方面显示的是具有内壳的小齿轮，另一方面显示的是将该小齿轮和倍增器并入该内壳的机械装置(如框图所示)；
图2A和图2B是动态图，描述了将图1A和图1B所示的小齿轮并入不同齿轮链的两种可能性，例如，两个AGB，倍增器没有示出；
图3是根据类似观察点的图1B所示的装置的第一实施例的横断面透视图，详述了并入小齿轮内壳的倍增器；
图4是描述了图3所示的替代装置的元件之间相互作用的传动系统图；
图5是可用在图3所示的另一替代装置中的双级行星小齿轮的图；
图6是描述了图1B所示装置的第二实施例元件之间相互作用的传动系统图。
具体实施方式
图1A描述了小齿轮10，其也称作齿轮，具有漏斗的大致外形和纵向方向X。
在特定的布局中，该小齿轮10包括轮缘21、壁22、圆筒23、外齿24和内齿25。
轮缘21和圆筒23呈圆柱形且同轴，圆筒23的直径小于轮缘21的直径。本文中，圆筒23是空心轴。可选地，圆筒23也可是实心轴。壁22具有截头圆锥形。壁22通过第一圆边22a连接至轮缘21的末端边缘，并通过第二圆边22b连接至圆筒23的末端边缘，所述第二圆边22b的直径小于所述第一圆边22a的直径。作为一未示出的替代方案，壁22也可是平的。壁22也可包括在其表面的一部分的开口。
轮缘21和壁22共同限定了内壳12。
外齿24从轮缘21的外表面21a径向延伸至外部。本文中，齿24是直齿。在另一未示出的替代方案中，这些齿是螺旋齿或其他类型的齿。
内齿25从轮缘21的内表面21b径向延伸至内部，即内壳12内部，在本文中与齿24相对。在图1A、图1B和图3所描述的例子中，齿25是直齿。在一未示出的替代方案中，这些齿是螺旋齿或其他类型的齿。
图1B描述的是机械装置9，其中，倍增器(multiplier)11安装在上述小齿轮10的内壳12内。在图1B中，倍增器11采用简化的形式(半圆柱)来表示。
在图3详细描述的装置9中，倍增器11包括行星齿轮40(或行星小齿轮)、行星架41和轴42。
本文中，行星齿轮40是具有直齿49的齿轮。在一未示出的替代方案中，这些齿是螺旋齿或其他类型的齿。齿49各自与内齿25啮合。本文中有三个行星齿轮40(在图3中只能看到两个)。在一未示出的替代方案中，行星齿轮数量不是三个，例如可以是两个或四个。
本文中，行星架41包括两个面板43、圆筒形部分45、截头圆锥形部分47和法兰48。
面板43彼此平行。所述面板43支撑位于其间的轴44，行星齿轮40安装在轴44之上，面板43通过滚轴、轴承或其他类型的未示出的系统可旋转地并可运动地予以装配。
行星架41的圆筒形部分45从距离圆筒23最远的面板43延伸。用轴承46(文中是用滚轴)来提供小齿轮10的轮缘21和圆筒形部分45之间的旋转机械连接。在一未示出的替代方案中，由另一技术元件例如轴承来确保引导旋转。
截头圆锥形部分47通过收缩圆筒形部分45的延长部分而延伸。
最后，行星架41的法兰48设置在截头圆锥形部分的远端，横向于该纵向方向X。法兰48能使倍增器11相对于固定支架(未示出)保持在位。
轴42在末端具有直齿50，该末端安置在行星架41中。在一未示出的替代方案中，这些齿是螺旋齿或其他类型的齿。齿50与每一行星齿轮40的齿49相啮合。轴42设置为与圆筒23和轮缘21同轴。齿50直接形成在轴42的末端。可选地，齿属于安装在轴42相应端的小齿轮(未示出)。
法兰30独立于倍增器11和小齿轮10，通过轴承31(在本文中是滚轴，不过也可是其他类型，比如轴承)安装在圆筒23之上。该法兰30能使小齿轮10相对于固定支架(未示出)保持在位。
图3和图4中所示的装置9采用单级行星齿轮系的形式，其中，小齿轮10通过内齿25充当可移动环(annulus)，设置在轴42之上的齿50充当可移动(或太阳)内齿轮，行星架41固定在固定支架上。术语“环”是指包括内齿(该内齿与行星小齿轮啮合)的环形元件。
以下将结合图6对装置9的可选实施例209进行描述。
如图2A和图2B所示，装置9的小齿轮10可以通过不同的方式并入附件齿轮箱(accessory gearbox)(例如下文所述的附件齿轮箱4a和4b)中的齿轮链或传动链(或传动系统)。
在图2A中，小齿轮10安装在附件齿轮箱(AGB)4a的第一传动系统5中。更准确地，小齿轮10通过其齿24在上游24a与齿轮13啮合，在下游24b与齿轮14啮合。上游意味着：齿轮13在传动系统5中距离涡轮机压缩机的轴最近(从而能从该压缩机获得机械运动)。使齿轮13旋转，从而驱动小齿轮10和安装在下游的齿轮14。这样，通过外齿24来产生对小齿轮10的运动或功率输入。
在图2B中，小齿轮10安装在附件齿轮箱4b的第二传动系统6中。在本文中，小齿轮10在24c中与在传动系统6末端的齿轮15啮合。
作为替代方案，来自压缩机轴的附件齿轮箱4a中的运动输入是通过小齿轮10的外齿24来完成的，即小齿轮10分别为齿轮链5或6提供功率，包括小齿轮13和小齿轮14(图2A)或小齿轮15(图2B)。
图2A和2B的例子是非限制性的，小齿轮10可安装在传动链的不同位置。此外，传动链中齿轮的数量也可以不是两个或三个，可以例如是但不限于一个、四个或五个。
轴42可操作地连接至位于附件齿轮箱外部的未示出的驱动件或从动件。
当对小齿轮10的运动输入是通过外齿24来完成时，例如，当运动源自于涡轮机压缩机时，如以上描述，倍增器11能为附件提供期望的转速。
可选地，可以以驱动件(例如起动器)来替换附件，由驱动件本身来驱动AGB的传动链。对小齿轮10的运动或功率输入是通过连接至驱动件的轴42或通过与小齿轮10的轮缘21成一体且与所述轴42共轴的另一轴23而完成。
作为一未示出的替代方案，小齿轮是锥齿轮的一部分，外齿可形成在例如圆锥形轮缘或截头圆锥形轮缘上。圆筒23可连接至位于附件齿轮箱4a或4b外部且在连接至轴42的附件对面的另一未示出的附件。
上述装置9可用作倍增器或减速器，取决于其旋转是由圆筒23、齿24还是轴42驱动的。
在图4中对上述装置9的替代方案进行了说明。在该图中，有四个行星齿轮40(在剖面图中只能看到其中两个)。
在图3和图4所示的装置9中，倍增器11和小齿轮10的所有齿都设置在轮缘21的同一中间平面P，该中间平面P横向于该纵向方向X。
作为替代方案，齿24和齿25彼此交错设置，即：并不面对轮缘21的任意一边。
进一步可选地，可能会用到双级行星齿轮系，其包括双级行星齿轮140(见图5)，以便能够提供更大的传动比范围。这种情况下，双级行星齿轮140各自包括两个外齿149a和149b：第一齿149a的直径D1小于第二齿149b的直径D2，第一齿149a与齿50啮合，第二齿与齿25啮合。
图6所示的装置209是结合图3和图4所述的装置9的替代选择。装置9和装置209所共有的零件是用相同的参考标号来表示的，此处不再赘述。
装置209包括小齿轮210和环241。
小齿轮210不同于小齿轮10之处在于在其轮缘21上没有位于外齿24对面的内齿。另一方面，面板243连接至轮缘21的内表面。轴44安装在面板243上且承载小齿轮40。
环241具有和小齿轮210的轮缘21同轴的环形部分221。环形部分221具有和齿49啮合的内齿225。环241通过法兰48固定在固定附件齿轮箱的框架上。
图6所示的装置209采用单级行星齿轮系的形式，其中，小齿轮210充当可移动的行星架。
在不违背本发明范围的情况下，仍有可能采用其他可选实施例。例如，在结合图3和图4所述的实施例中，可能在轮缘21和行星齿轮40之间插入自由轮系(例如，棘轮式轮系)，齿25设置在该自由轮系的内齿圈中。并且，在结合图6所述的实施例中，可能在轮缘221和行星齿轮40之间插入自由轮系。
结合图2A和图2B，所述齿轮链5和6安装在附件齿轮箱(AGB)4a或4b中。
通常来说，要理解为本发明并不局限于上述示例性装置。本发明可应用于由附件齿轮箱驱动的需要特定倍增或减速功能的任何附件中。

Claims (8)

1.一种飞机传动链，包括多个相互啮合的主小齿轮(10；13,14；15)，其中，第一主小齿轮(10)包括限定内容积(12)的壁(21,22)，外齿(24)设置在所述壁(21,22)的外表面(21a)上，所述外齿(24)与至少一个第二主小齿轮(13,14；15)啮合；齿轮传动系统(11)被并入所述内容积(12)中，所述齿轮传动系统(11)包括环形件(21,22；241),内齿(25；225)设置在所述环形件(21,22；241)的内表面上；所述第一主小齿轮(10)和所述齿轮传动系统(11)共同配置为形成倍增器或减速器并确保在驱动件和从动件之间传递机械能；
所述齿轮传动系统(11)包括至少两个行星小齿轮(40)、行星架构件(41；243)以及太阳齿(50)，所述太阳齿(50)设置在轴(42)上，所述轴连接至所述驱动件或所述从动件，所述行星小齿轮(40)与所述内齿(25；225)和所述太阳齿(50)啮合；
其中，所述环形件包括所述第一主小齿轮(10)的壁(21,22)，所述行星架构件(41)相对于飞机架静止不动。
2.根据权利要求1所述的传动链，其中，所述齿轮传动系统(11)的所有齿轮设置为由穿过所述外齿(24)的同一中间平面P所穿过。
3.根据权利要求1所述的传动链，其中，所述齿轮传动系统(11)包括至少一个行星小齿轮(40)，所述行星小齿轮具有第一齿(149a)和第二齿(149b)，所述第一齿和第二齿具有不同直径(D1,D2)。
4.根据权利要求1所述的传动链，其中，对所述第一主小齿轮(10)的运动输入由所述外齿(24)完成。
5.根据权利要求1所述的传动链，其中，对所述第一主小齿轮(10)的运动输入是通过连接至所述驱动件的所述轴(42)或通过连接至所述第一主小齿轮(10)且与所述轴(42)共轴的另一轴(23)完成。
6.根据权利要求1所述的传动链，其中，所述第一主小齿轮(10)是锥齿轮的一部分。
7.根据权利要求1所述的传动链，用于附件齿轮箱式传动装置。
8.一种附件齿轮箱，包括根据权利要求1-6中任一项所述的传动链。
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