CN108350993A - 自主的双减速比减速装置，以及发动机系统和包括所述减速装置的可逆电机 - Google Patents

Abstract

减速装置(6)包括一对齿轮(14，15)，这对齿轮被平行地安装在两个轴(11，12)之间并且各自配备有可轴向移动的轮(16，17)，该可轴向移动的轮用于通过转动而与轴中的一个轴(11)啮合(22，23)并且确保以不同的比传递运动。因为齿轮的齿(26，27)是螺旋的，所以减速器上的相反的力使得该减速器从一个减速比切换到另一个减速比。不需要外部控制。本发明应用于在发动机与可逆电机(起动器或发电机)(5)之间进行机械传动，该可逆电机使发动机以大的减速起动并且以较小的减速产生电力。

Description

自主的双减速比减速装置，以及发动机系统和包括所述减速 装置的可逆电机

技术领域

本发明的主题是一种具有两个减速比的自足式减速装置，以及具有发动机和可逆电机的系统，该减速装置在该可逆电机中使用。

背景技术

自足式减速装置指的是在其中在没有任何外部控制的情况下减速比能够改变的减速装置，并且可逆电机指的是能够将机械能转换为电能以及反之亦然的机械。

设备的一个应用是整合可被用作为相邻的发动机的起动器和发电机的电机。起动器和发电机这两个功能通常是由用于航空器发动机的两个不同的附件完成的。使用单个电机将会是减轻重量和简化系统所需的。然而，起动发动机需要低转速下的非常高的扭矩。这可通过使用大的电机来实现，但是这样将不利于系统的重量、尺寸和成本。另一种方法是在电机与发动机之间以大的减速比进行传动，使得发动机能够以电机的较低的扭矩和较高的速度被起动；但当作为发电机发挥作用时电机的速度将会是过余的，因为发动机将会处于远快于起动速度的巡航速度，并且这很明显是过余的。

专利FR 918 931 A和FR 1 077 049 A公开了其中斜齿轮在两个平行的轴之间被安装在一起的设备，该设备具有能够选择性地使该斜齿轮接合以更改轴的旋转速率的机构。

发明内容

本发明的一个方面是一种减速装置，该减速装置包括两个具有不同的齿减速比的齿轮，每个齿轮具有被安装在单个第一轴上的第一有齿的轮和被安装在单个第二轴上的第二有齿的轮，第一有齿的轮是能够在第一轴上自由滑动的可移动的有齿的轮并且均设有与第一轴上的互补突起部啮合的突起部，可移动的有齿的轮的所述突起部出现在有齿的轮的侧部面上，可移动的有齿的轮被安装成能够在第一轴上自由地旋转但在相应的齿轮位置处被固定与第一轴一起旋转，在该相应的齿轮位置，可移动的有齿的轮的突起部与第一轴上的突起部接合，其中，可移动的有齿的轮的齿是螺旋的并且具有相对于第一轴沿同一切向方向的倾斜角，啮合位置在可移动的有齿的轮之间延伸，其特征在于，第一轴承载有自由滑动的间隔件，该间隔件能够与两个可移动的有齿的轮同时发生接触，使可移动的有齿的轮保持相距一距离，以防止可移动的有齿的轮在齿轮位置被同时接合。

本发明的另一方面是一种包括可逆电机、发动机和机械传动系统的系统，该机械传动系统连接属于电机和属于发动机的两个旋转轴，其中，机械传动装置包括该减速装置。

电机从起动器模式到发电机模式或者反之亦然的转换是在减速装置中通过螺旋齿上的轴向力的反转来实现的，该反转是可移动的有齿的轮的平移运动的原因，并具有使齿轮中的一个分离而使另一个齿轮联接的效果。因此，结果是转换了两个减速比，从而使电机在起动器条件下以及在发电机条件下均以合适的速度运行。这些转换是自动得到的，而无需任何外部控制，因为电机的状态改变是与螺旋齿中的轴向力的方向反转一起发生的。这种无需外部控制是尤其有利的。

尤其由于使用间隔件而提高了转换的可靠性，该间隔件阻止齿轮发生将会使设备毁坏的意外的同时接合。

附图说明

现将参照完全出于说明性目的所附的以下附图来描述本发明的不同的方面、特征和优点，以下附图示出了本发明的特定实施例：

-图1图解性地示出了一种系统，本发明在该系统中是有用的，

-图2示出了本发明的一个实施例，

-图3示出了斜齿轮的倾斜角的细节，

-图4示出了第一轴的细节，

-图5示出了第一轴上的卡爪的突起部的细节，

-以及图6示出了能移动的有齿的轮中的一个。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的系统，在该系统中，航空器1带有诸如为涡轮机的发动机2。发动机2包括径向的动力输出轴3，该径向的动力输出轴在发动机2的侧面露出，以延伸至齿轮箱4中，该齿轮箱被螺栓连接至发动机2的壳体。齿轮箱4包含被连接至径向轴3的一个或数个系列的齿轮，该一个或数个系列的齿轮的轴驱动对于发动机2和航空器1的运行所必需的不同附件，诸如燃料泵和润滑油泵、发电机以及其它的附件。特别地存在起动器，该起动器由单独的电池来供给动力并且通过使径向轴3旋转来起动发动机2。在这种情况下，起动器是可逆电机5，该可逆电机在起动后起到发电机的作用。可逆电机5通过减速装置6被连接至齿轮箱4，该减速装置是本发明的必不可少的元件并且将在下文进行描述；该减速装置可通过保持被容纳在齿轮箱4的壳体内部而形成齿轮箱的一部分，或者该减速装置可形成在物理上不同的组成部分，而其运行不会有任何的差别。

参照图2。减速装置6位于第一轴11与平行的第二轴12之间，在本文中仅被非常局部地示出的该第一轴和第二轴均在共用的壳体13内部旋转。第一轴11位于发动机2端的侧面并且与通过齿轮箱4旋转的径向轴3接合，第二轴12位于可逆电机5这侧并与电机的旋转轴51接合(直接接合或者不直接接合)。轴11和轴12分别装配有花键41和花键42，以连接至传动装置的其余部分。因为该第一轴和第二轴被施加高轴向力，所以它们由壳体13通过能够抵抗这些力的轴承(诸如角面接触滚珠轴承43、44、45、46(虽然也可以设想其它的轴承))来支撑。第一轴11和第二轴12的增厚部47和增厚部48分别被保持在轴承43、44以及轴承45、46之间。

对轴11与轴12之间的旋转运动进行的传动是通过被平行布置的两个齿轮14来完成的，换言之，这两个齿轮各自包括依赖于第一轴11的第一有齿的轮16和17以及依赖于第二轴12的第二有齿的轮18或19。第二有齿的轮18和19被固定至第二轴12，而第一有齿的轮16和17是能够在将在下文描述的条件下沿着第一轴11独立地自由移动的可移动的有齿的轮。该第一有齿的轮通过滑动轴承20和滑动轴承21被安装在第一轴11的圆形轴承上，并因此能够以与所述第一轴11的速度不同的旋转速度旋转。

钻孔49和钻孔50穿过第一轴11，该第一轴是中空的以在离心力的作用下传输来自滑动轴承20和滑动轴承21的润滑油；润滑油由已知类型的供应设备来进行供应。例如包括溅油喷嘴的其它已知类型的润滑设备对轴承43、44、45、46以及齿26和齿27进行润滑。

可移动的有齿的轮16和可移动的有齿的轮17实际上(réellement)可通过卡爪22和卡爪23分别被旋转联接至第一轴11，该卡爪22和卡爪23的、被连接至第一轴11的齿以及被连接至可移动的有齿的轮16和可移动的有齿的轮17的齿全部沿第一轴11的轴向方向突出：接合发生在可移动的有齿的轮16和可移动的有齿的轮17沿着第一轴11的轴向位置处、在该有齿的轮的运动范围的一个端部处；相对的端部由轴向止动件24或轴向止动件25来确定，该轴向止动件分别安装有与轴承43和轴承44相邻的低摩擦环。

在该实施例中，卡爪22和卡爪23彼此相邻并且被轴向止动件24和轴向止动件25包围；如图3所示，齿轮14和齿轮15则具有齿26和齿27，齿在第一轴11上具有相同的切向倾斜方向。

这种情况的结果是，当扭矩被施加到减速装置6时，通过齿26和齿27的轴向的合力使可移动的有齿的轮16和可移动的有齿的轮17在第一轴11上沿着同一轴向方向发生位移，效果是卡爪22和卡爪23中的一个被接合，而另一个是分离的。因此，通过减速装置进行的动力传输总是仅通过齿轮14和齿轮15中的一个来进行。齿26和齿27的倾斜方向被选择成使得当可逆电机5作为起动器运行时，由于卡爪22的接合，仅具有最大的减速比的齿轮(在这种情况下是齿轮14)是有效的，并且将运动传递至发动机2。但是当可逆电机变成发电机模式时，被施加的力矩的方向反转，这也使得齿26和齿27上的轴向的合力的方向反转，并且使可移动的有齿的轮16可移动的有齿的轮17同时发生位移，以致使卡爪23接合、使卡爪22彼此分离，并因此通过具有最小的减速比的齿轮15来施加运动传输。未传输运动的可移动的有齿的轮16或可移动的有齿的轮17被迫与轴向止动件24或轴向止动件25发生接触。齿26和齿27的宽度相当于或者大于可移动的有齿的轮16和可移动的有齿的轮17的轴向运动距离的长度，使得该齿26和齿27总是保持接合。在下述情况下卡爪22和卡爪23将会进行相同的接合转换运行：其中卡爪22和卡爪23在可移动的有齿的轮16和可移动的有齿的轮17的运动路径的同一侧(例如在图2中的右侧，轴向止动件24和轴向止动件25则均在左侧)并且齿26和齿27沿着与第一轴11相切的方向沿相反的方向倾斜。

因此，传动模式的这种转换自动地发生，而无需外部控制。然而，需要防范的风险是两个卡爪22和23意外地同时作用，这则会毁坏传动装置。这就是存在间隔件28的原因，该间隔件可围绕第一轴11在可移动的有齿的轮16和可移动的有齿的轮17之间自由地滑动，该间隔件使可移动的有齿的轮16和可移动的有齿的轮17保持分开足够的间隔，以保证一次仅有卡爪22和卡爪23中的一个能够接合。

不正确运行的另一个风险是将难以进行转换，意味着所涉及的卡爪22或卡爪23难以接合或者难以分离。在这种情况下，提出了如图4、图5和图6所示的布置。

卡爪22和卡爪23上的突起部于是通过制成槽30(例如可能是四个槽)而被制成在第一轴11的厚的中央部分29上。槽30的端部部分31和端部部分32通过分别保持住可移动的有齿的轮16和可移动的有齿的轮17的齿33从而是使卡爪分别与可移动的有齿的轮16和可移动的有齿的轮17接合的有效部分。槽30的端部31和端部32的侧部面于是可以是有锥度的(dépouille)，换言之，沿着相对于第一轴11的轴向方向的切向方向是倾斜的。这些倾斜角沿着同一切向方向并且将如下那样地运行。

在多个模式中的一种模式下，通过槽30的侧部面34中的一个来对齿33进行动力传输。因为在端部31和端部32处的锥部是沿同一方向的，所以端部31处的锥部具有下述效果：有助于或者保持卡爪22与可移动的有齿的轮16的接合，产生使可移动的有齿的轮16朝向中央部分29发生位移的轴向的相互作用合力；在相对的端部32处的沿同一方向的锥部36的倾斜角在另一可移动的有齿的轮17上产生沿同一方向的轴向合力，因此这具有将卡爪23驱出并且破坏该卡爪23的接合的效果。相似地，槽30的另一侧部面37具有分别在端部部分31和端部部分32处的锥部38和锥部39；使用锥部38以有助于卡爪22的分离，并且使用锥部39以有助于卡爪23的接合，该侧部面37与齿33之间的接触在系统的另一种运行状态下发生。

有利地，锥部36和锥部38的倾斜角的角度值可以相同，因为这些锥部36和38执行相同的功能；锥部35和锥部39可具有相同的倾斜角值，但可以与锥部36和锥部38的倾斜角不同。对应于沿切向方向的倾斜角的锥部可被设置在齿33的侧部面上。

Claims (4)

1.一种减速装置(6)，所述减速装置包括两个具有不同的齿(26，27)减速比的齿轮(14，15)，每个齿轮具有被安装在同一第一轴(11)上的第一有齿的轮和被安装在同一第二轴(12)上的第二有齿的轮(18，19)，所述第一有齿的轮是能够在所述第一轴上自由滑动的可移动的有齿的轮(16，17)并且均设有与所述第一轴上的互补突起部啮合的突起部，所述可移动的有齿的轮的所述突起部出现在所述有齿的轮的侧部面上，所述可移动的有齿的轮被安装成能够在所述第一轴上自由地旋转但在相应的齿轮位置处被固定与所述第一轴一起旋转，在所述相应的齿轮位置，所述可移动的有齿的轮的突起部与所述第一轴上的突起部接合，其中，所述可移动的有齿的轮(16，17)的齿(26，27)是螺旋的并且具有相对于所述第一轴(11)沿同一切向方向的倾斜角，啮合位置在所述可移动的有齿的轮之间延伸，其特征在于，所述第一轴(11)承载有自由滑动的间隔件(28)，所述间隔件能够与两个所述可移动的有齿的轮同时发生接触，使所述可移动的有齿的轮保持相距一距离，以防止所述可移动的有齿的轮在所述齿轮位置被同时接合。

2.根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于，所述可移动的有齿的轮的滑动运动在一侧被接合位置限制而在相对的一侧被所述第一轴上的止动件(24，25)限制。

3.根据权利要求1或2所述的减速装置，其特征在于，所述第一轴(11)上的突起部(35，36，37，38)至少在一个端部部分沿切向方向是有锥度的。

4.一种包括可逆电机(5)、发动机(2)和机械传动装置(4，6)的系统，所述机械传动装置连接分别属于所述电机和所述发动机的两个旋转轴(3，51)，其特征在于，所述机械传动装置包括根据前述权利要求中任一项所述的减速装置(6)。