CN105556098B - 变速箱以及在这种变速箱中使驱动轴脱离的方法 - Google Patents

Abstract

变速箱(1)具有主单元(22)和次级单元(2)，其设置有相应齿轮传动装置的相应壳体(23,3)以及通过驱动轴(25)连接的相应空心轴(24，10)；次级单元在形成小于180°角度的两个轴线之间传送运动并且在释放驱动轴(25)之后可以被移除；至少在一个方向上通过可释放的轴向保持装置(57)，将驱动轴(25)以角向固定及轴向滑动的方式接合至空心轴并且被轴向锁定；轴向保持装置(57)在面向另一个空心轴(10)的轴向端(32)处联接至其中一个空心轴(24)；可以在两个壳体(23，3)之间形成至少一个开口，以便进入这个轴向端(32)并且释放轴向保持装置。

Description

变速箱以及在这种变速箱中使驱动轴脱离的方法

技术领域

本发明涉及变速箱、尤其涉及用在航空应用中的涡轮风扇发动机的变速箱。

背景技术

这种类型的一些发动机具有包括用于在两个倾斜轴之间传送运动的锥齿轮类型的次级单元；以及通过驱动轴连接到次级单元的主单元。具体地，这种驱动轴的端部分别联接至属于两个前述单元的空心轴。

主单元的空心轴致动附属组件，其中所述附属组件设置在与驱动轴被插入在其中的轴向端相对的轴向端上。换句话说，主单元轴向地插入在附属组件和驱动轴之间。

在维护操作期间，拆卸变速箱以便能够分离地移除和/或处理这两个单元。因此，在拆卸期间，驱动轴必须从次级单元脱离。具体地，在上述的发动机中，在将附属组件从主单元脱离以及移除之后，通过在附属组件侧进行操作使驱动轴通过主单元的空心轴被轴向拔出。

然而，这种解决方案有一些缺陷。实际上，使附属组件脱离以及移除的需求暗示出相对长的拆卸以及维护次数。此外，为了能够容易地接近对应的空心轴以使驱动轴脱离并且向外拔出驱动轴，在主单元侧需要相对大的轴向间隙。

为了至少部分地解决这些缺陷，在其他涡轮风扇发动机中的驱动轴由三个或三个以上工件来构成，所述三个或三个以上工件例如通过螺栓彼此固定，这样可以在不需要通过主单元轴向地移除驱动轴的情形下来拆卸并移除驱动轴。然而，在几个工件中制作驱动轴的事实使该制作和组装驱动轴本身变得复杂。因此，这种类型的解决方案不是满意的。

在对应于权利要求1的前序部分的US3631735中，驱动轴包括接合主单元的空心轴的花键部分并且布置成轴向紧靠被布置在这种空心轴的凹槽中的环件。在使用中，这种环件防止驱动轴从主单元的空心轴被拔出。

在拆卸期间，在平移覆盖件之后，环件可以被接近地移除。在移除环件之后，驱动轴被从主单元的空心轴拔出并且仅保持联接至次级单元。然而，如上所述，优选地是使驱动轴从次级单元脱离，尤其在当驱动轴被正常移除时。

发明内容

本发明的目标是提供一种允许以简单及划算的方式来解决以上示出的问题的变速箱。

根据本发明，提供一种如在权利要求1中公开的变速箱。

根据本发明，也提供一种如在权利要求13中公开的用于使在这种变速箱中的驱动轴脱离的拆卸方法。

附图说明

现在参考示出了本发明非限制性实施例的所附附图来描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的变速箱的优选实施例的局部、简化的横截面；

图2和3为在图1中的两处细节的放大；

图4显示了根据本发明的优选实施例的拆卸方法的步骤期间的在图3中被放大的细节的相应的剖面图；

图5是在图4中的细节的、轴以横截面显示的轴视图。

图6和7类似于图1，并且显示了拆卸方法的其他步骤。

具体实施方式

参考附图1，参考数字1总体上表示变速箱(局部地显示以简化方式进行显示)，尤其是用在航空应用中的涡轮风扇发动机的变速箱。

变速箱1包括大体上被表示为“传动变速箱”的模块或单元2，并且继而包括壳体3以及在倾斜轴5、6之间传递运动(即彼此之间限定了小于180°角度)的齿轮传动装置4。为了执行这个功能，传动装置4优选地由彼此啮合的两个锥齿轮7、8来限定。

壳体3优选地由彼此固定的多件构成，并且容纳传动装置4和由壳体3通过滚动轴承以公知方式来支撑的两个轴9、10。轴9沿轴线5延伸，限定运动输入并且在其轴向端处在固定位置中支撑齿轮7。相反地，沿轴线6延伸的轴10限定运动输出，是轴向中空的，优选地制作成为一体的并且轴向截止于部分11，该部分11相对于齿轮8固定。优选地，齿轮8与部分11仅制成一体。

参考图3，轴10以部分12截止在与部分11相对的端部上，部分12限定了轴10的轴口部16，具有径向向内的、优选地由孔花键13限定的离合器，并且通过中间部分14结合至部分11。

此外，轴10包括优选地由环形凸缘限定的内部突起18，该内部突起18从部分14径向突出并且具有将在以下进行描述的作用。

再次参考图1，变速箱1包括大体上总体上被表示为“附属变速箱”的模块或单元2(部分示出)，并且继而包括壳体23和在壳体23内沿轴线6延伸的轴24，其是轴向中空的并且通过同轴驱动轴25连接到轴10。

轴24限定用于单元22的齿轮传动装置28的运动输入。附图仅显示了传动齿轮28中的一个，即由参考数字29表示且固定到轴24上的齿轮。具体地，单元22轴向布置在轴25和附属组件(未示出)之间，该附属组件被固定至壳体23并且由传动装置28或轴24(以未被示出的方式)致动。

轴24朝向附属组件轴向截止于部分31，并且朝向单元2轴向截止于部分32，并且包括中间部分33，其中，中间部分33具有径向向内、还优选地由孔花键34限定的离合器。孔花键13和34以角向固定且轴向可滑动方式分别与由轴25的部分35(图1)和部分36(图2)限定的轴花键接合。

如图2所示，部分32由外螺纹表面40和内表面41来径向界定，该内表面41起始于轴24的轴向端面43延伸并且成形为锁定环形方式的至少部分地容纳在部分32中的环件44。

具体地，如图4所示，表面41包括圆柱形区域45及至少一个径向凹口46，该径向凹口起始于表面43轴向延伸。

环件44与轴24和轴25同轴、轴向地依靠部分32并且包括环形壁48，环形壁48以角向固定及轴向滑动的方式联接至表面41。具体地，壁48具有大致与区域45互补的外部圆柱形表面49并且包括至少一个径向齿部50，该径向齿部50从表面49向外突出并且接合凹口46以保持环件44角向锁定。明显地，凹口46以及齿部50的数量可以更多。可选地，对于凹口46和齿部50而言，可以提供用于角向锁定的不同解决方案、比如在表面41和49上的相应的展平。

环件44还包括外部凸缘52，该外部凸缘52从壁48的轴向边缘突出并且具有大于表面43的内径的外径。凸缘52的作用是抵靠表面43，从而在齿轮箱1的组装操作期间如果由于错误而使环件44被反向安装至轴25上时防止环件44插入部分32中。

环件44还包括布置在凸缘52的相反轴向端上的轴肩53，并且有益地由孔花键或由内部轴向齿54来限定，如在图5和此后将要描述的那样。齿54以轴向间隙来围绕轴25的中间部分55：换句话说，轴肩53的内径大于部分55的外径。

再次参考图4，部分55优选地为圆柱形并且轴向地将部分36结合至有益地由轴向齿56限定的轴25的外部径向突起。具体地，齿56与部分36的轴花键等同且对齐，从而利用相同的方法同时进行制作。

齿56从部分55突出以达到大于轴肩53的内径的外径，因此轴肩53防止齿56、并且因此防止轴25朝向轴24的内部轴向平移。

明显的是，环件44和齿56构成轴向保持装置57的一部分，其防止轴25在与单元2相反的方向上轴向滑动。

如在图5中所示，如果考虑沿轴线6进行观察，齿56和肩部53的周向方向上的轮廓被成形为在相对运动之后、即环件44相对轴25旋转之后，能够彼此没有干涉地沿轴线6滑动。有益地，在周向方向上，齿54的轮廓与齿56的轮廓是互补的，但旋转大致等于两个连续的齿部之间的角向齿距的一半的量。

参考图2，装置57还包括轴向锁定元件60，该轴向锁定元件60以可释放方式固定至部分32并且包括使接合在部分32中的环件40保持在固定轴向位置中的部分61。优选地，锁定元件60由环形螺母限定，该环形螺母60带小径向间隙地安装在轴25周围并且被拧紧到表面40上。具体说，部分61由设置在环形螺母60的轴向端上的内凸缘来限定。有益地，环形螺母60具有由销钉(未示出)来接合的一个或多个径向孔63，销钉具有接合部分32的端部以在环形螺母60上执行防松功能。

优选地，轴25仅单向地相对轴24轴向锁定，这是因为朝向单元2进行平移是自由的。具体地，如在图3中所示，在单元2内部，轴25具有与凸缘18轴向地隔开的端部64并且具有大于凸缘18的内径的外径。因此，后者限定了用于轴25的轴向平移的止动肩部。

此外，轴25包括中间部分65，该中间部分65将部分35轴向结合至齿56，大致具有与部分55相同的外径并且承载外部突起66。突起66从部分65突出以便达到大于部分32的内径的直径，并且具有轴向位置以使得在变速箱1的组装期间阻止轴25的不正确的反向组装(即端部64插入到轴24中)。

如图1所示，轴25的部分65、装置57以及轴10的轴口部16由环形护罩70来保持封闭，环形护罩70使壳体3和23相结合，且是可操作的或可移除的以便获得轴向定位在壳体3和23之间并能够提供接近装置57的至少一个开口，以用于在变速箱1的拆卸进程期间使轴25从单元2释放。

具体地，护罩70是伸缩式的，因为其包括两个套筒72、73，该两个套筒72、73大致与轴25同轴，以可释放方式分别固定至壳体3和23，并且以轴向滑动方式彼此接合。在实践中，套筒72、73限定相应的门，分别地相对壳体3(图7)轴向滑动以限定开口74以及相对壳体23(图6)轴向滑动以限定开口75。

参考图6，为了使轴25从单元2释放，首先套筒73从壳体23脱离并且随后朝向单元2平移以便在拆卸程序中形成开口75。

后续地，借由以下操作方式、通过开口75手动操作使装置57释放：

-锁定元件60脱离并且与部分32轴向分隔开，以便轴向解锁环件44。

-朝向单元2平移轴25以便从轴24拔出轴25的一部分；具体地，当端部64与凸缘18接触时，该平移终止；通过这种方式，齿56与肩部53轴向分隔开足以使环件44从部分32脱离的量来；优选地，部分36的轴花键在轴25的初始平移之后继续接合孔花键；

环件44从部分32被轴向拔出(图4)以便释放环件44本身的旋转；具体地，环件44与齿56再次接触；

环件44绕轴25旋转以便使齿54与齿56的空隙轴向对齐；

最后，沿齿54拔出环件44以便使其远离部分32轴向移动。

在这一点，参考图7，开口57被闭合并且套筒73再次固定至壳体23。随后通过使套筒72从壳体3脱离并且将其轴向移开来形成开口74。通过开口74进行手动操作，使轴25朝向单元22平移、即平移到空心轴24中，从而使轴25从轴10的孔花键13释放。

明显的是，在这个情形中，单元2完全从单元22分离并且因此在不与单元22或轴25干涉的情形下，可以例如借由沿轴线5的平移使单元22脱离或移除，同时轴25保持联接至单元22。

从上，明显的是，变速箱1的构造、尤其是装置57的位置允许在不需要移除附属组件的情况下以及不需要从部分31对单元22操作的间隙的情况下将轴25从单元2移除，这是因为所有的操作通过在壳体3和23之间轴向可用的间隙来执行。此外，在无需被拆卸成几个工件的情形下来拆卸轴25，这是因为简单地沿轴线6首先在一个方向上进行滑动以生成足够的间隙使肩部53脱离，并且随后在相反的方向上进行滑动以有效的方式将轴25从单元2移除。

除了相对小的间隙，拆卸还需要释放轴25的相对短的次数。具体地，没有螺栓或螺钉被拧紧(除了环形螺母60之外)；不存在需要被完全移除的连接元件(实际上，在没有使环形螺母60和环件44在护罩70或壳体3、23中松懈的风险的情形下，环形螺母60和环件44即使在从部分32脱离后仍然由部分65来保持支撑，如在图7所示的)；并且，如上所述，轴25不需要被拆卸成几个工件。

在所有情形中，即使仅是单向的，装置57的特征使轴25的轴向保持变得稳定和安全。与此同时，装置57的特征相对于已知的解决方案允许具有相对低数量的工件并且因此具有高的简化性和高的稳定性。

最后，在一个工件中的轴25的构造有助于保持部件的数量是低的。

通过以上，明显的是，在没有因为背离所附权利要求的保护范围的情形下可以针对变速箱1作出改变和变化。

具体地，至少在原理上，装置57可以布置在口部16处，而不是布置在部分32处，从而使轴25从单元22释放并且将其插入在轴10中。当单元22是被正常地移除的单元，且同时轴保持联接至单元2时，这个解决方案是优选的。

此外，可以提供双向锁定系统(比如环形螺母60的可能的附属件来锁定朝向单元2的齿56的可能的轴向移位)，而不是提供单向系统；和/或环形螺母60可以由另一轴向锁定元件来置换(比如由在轴向方向上安装在部分32上的元件或卡销耦合元件)。

此外，设置在轴25和轴10，24之间的轴和孔花键可以由在所有情形中允许环形约束和轴向滑动自由的其他耦合系统来替换。

最后，变速箱1还可以被用于海军应用而非航空应用。

Claims (15)

1.一种变速箱(1)，包括：

主单元(22)，该主单元(22)包括：

a)第一壳体；

b)第一齿轮传动装置；以及

c)第一空心轴，其限定用于所述第一齿轮传动装置的运动输入；

次级单元(2)，所述次级单元(2)包括：

a)第二壳体；

b)第二齿轮传动装置，其限定形成了小于180°角度的两个轴之间的运动的传动；

c)第二空心轴，其限定用于所述第二齿轮传动装置的运动输出；

驱动轴(25)，其包括第一离合器部分和第二离合器部分，所述第一离合器部分和第二离合器部分分别地以角向固定及轴向可滑动的方式接合所述第一空心轴和第二空心轴，以将运动从所述第二齿轮传动装置传递至所述第一齿轮传动装置；

轴向保持装置，其防止所述驱动轴在两个方向的至少一个方向上轴向平移；所述轴向保持装置是可释放的，并且包括轴肩(53)，所述轴肩(53)由所述第一空心轴和第二空心轴中的一个(24)的轴向端(32)限定的并且面向所述第一空心轴和第二空心轴中的另一个(10)的部分支撑在固定位置中；

开口装置，其设置在所述第一壳体和所述第二壳体之间以接近所述轴向端(32)并且释放所述轴向保持装置；

其特征在于，所述轴向保持装置还包括外部径向突起(56)，所述外部径向突起(56)为所述驱动轴(25)的一部分，并且外部径向突起(56)设置在所述第一离合器部分和第二离合器部分之间的中间部分中并且轴向地面向所述轴肩(53)以便防止所述驱动轴(25)朝向所述轴向端(32)轴向地平移。

2.根据权利要求1所述的变速箱，其特征在于，在所述外部径向突起(56)和所述轴肩(53)的周向方向上的轮廓被成形为能够在相对旋转之后使所述驱动轴相对于所述轴肩(53)在两个方向上轴向滑动。

3.根据权利要求2所述的变速箱，其特征在于，所述轴向保持装置包括环件(44)，所述环件(44)包括所述轴肩(53)，并且所述环件(44)被设置在所述驱动轴(25)的第一中间部分(55)的周围并且可释放地被固定至所述轴向端(32)。

4.根据权利要求3所述的变速箱，其特征在于，所述环件(44)具有限定所述轴肩(53)的孔花键(54)。

5.根据权利要求3所述的变速箱，其特征在于，所述环件(44)以轴向滑动及角向固定的方式联接至所述轴向端(32)；所述轴向保持装置包括轴向锁定装置(60)，所述轴向锁定装置(60)使所述环件(44)相对于所述轴向端(32)保持在轴向固定位置中。

6.根据权利要求3所述的变速箱，其特征在于，所述轴向端(32)由端面(43)轴向界定并且由内表面(41)径向界定；所述环件(44)包括：

环形壁(48)，其以角向固定及轴向滑动方式来接合所述内表面(41)，

外凸缘(52)，其从所述环形壁(48)的轴向边缘突出并且具有大于所述端面(43)的内径的外径。

7.根据权利要求1所述的变速箱，其特征在于，所述外部径向突起(56)由轴向齿来限定，该轴向齿与由所述第一离合器部分限定的轴花键相同并且对齐。

8.根据权利要求1所述的变速箱，其特征在于，所述轴向保持装置被构造为仅防止所述驱动轴(25)朝向所述轴向端(32)的轴向平移。

9.根据权利要求1所述的变速箱，其特征在于，所述第一空心轴和第二空心轴中的另一个(10)包括内部突起(18)，所述内部突起(18)与所述驱动轴轴向分隔并且轴向面向所述驱动轴以限定止动肩部。

10.根据权利要求1所述的变速箱，其特征在于，所述驱动轴(25)包括设置有另外外部径向突起(66)的第二中间部分(65)，所述另外外部径向突起(66)具有便于防止所述驱动轴(25)的反向装配的尺寸和轴向位置。

11.根据权利要求1所述的变速箱，其特征在于，所述开口装置由环形护罩(70)来限定，所述环形护罩(70)结合所述第一壳体和所述第二壳体并且是可打开的或可移除的。

12.根据权利要求11所述的变速箱，其特征在于，所述环形护罩(70)包括至少一个闭合元件，其轴向可滑动以打开朝向所述环形护罩(70)的内部入口。

13.用于使根据权利要求1作出的变速箱中的驱动轴脱离的拆卸方法，所述方法包括以下步骤：

在第一壳体和第二壳体之间形成至少一个开口(74,75)；

通过所述开口(74,75)接近所述轴向端(32)以在不拆卸所述驱动轴的情形下释放所述轴向保持装置；所述轴向保持装置的释放包括以下步骤：

a)从所述轴向端(32)部分地拔出所述驱动轴以便使所述外部径向突起(56)与所述轴肩(53)轴向隔开；

b)使所述轴肩(53)从所述轴向端(32)脱离；

c)使所述轴肩(53)相对于所述驱动轴(25)旋转，以便防止相对于所述外部径向突起(56)的在轴向方向上的干涉；

由通过所述开口(74,75)进行的操作，朝向所述轴向端(32)来轴向平移所述驱动轴(25)，以便在不拆卸所述驱动轴(25)的情形下使所述驱动轴(25)从所述第一空心轴和第二空心轴中的另一个脱离。

14.根据权利要求13所述的拆卸方法，其特征在于，通过以下步骤来执行所述轴肩(53)的脱离：

释放轴向锁定装置，并且

将所述轴肩(53)从所述轴向端(32)轴向地拔出。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述轴肩(53)旋转之后并且所述驱动轴平移之前，以沿所述外部径向突起(56)的轴向滑动使所述轴肩(53)远离所述轴向端(32)移动。