CN108698689A - 具有输入/输出旋转换向的减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减速装置(10)，该减速装置包括：‑输入轴(11)，输入轴包括输入齿轮(110)；‑输出轴(12)，输出轴包括输出齿轮(120)；以及‑两条中间传输线路(15)，每条中间传输线路包括：中间轴(13)，中间轴包括第一轮齿级(130)和第二轮齿级(131)，所述级被一体地旋转；以及附加齿轮(14)，附加齿轮用于分别与第一轮齿级(130)以及输入齿轮(110)啮合，或者与第二轮齿级(131)以及输出齿轮(120)啮合，并且减速装置的特征在于，与附加齿轮(14)啮合的输入齿轮(110)或输出齿轮(120)相对于中间轴(13)的与所述附加齿轮(14)啮合的轮齿级(130，131)被轴向地偏置。

Description

具有输入/输出旋转换向的减速装置

技术领域

本发明涉及一种减速装置，其包括输入轴、输出轴和两根将扭矩从输入轴传输到输出轴的中间轴。

本发明尤其应用于例如为涡轮螺旋桨发动机式的涡轮机的推进器减速装置。

背景技术

现有的飞行器由多个涡轮螺旋桨发动机的多个机组推进，涡轮螺旋桨发动机即，包括被具有压气机和涡轮的组件旋转地驱动的旋转轴和通过减速装置或动力齿轮箱(PGB，power gearbox)被该旋转轴旋转地驱动的推进器的涡轮机。

尤其对这种类型的飞行器而言，由于特定的推进器沿一个方向转动并且其它的推进器沿相反的方向转动的这一空气动力因素，这种类型的飞行器是非常有利的。当对每个推进器使用一个涡轮螺旋桨发动机时，涉及对所有推进器而言相同的多个涡轮螺旋桨发动机，使特定推进器在减速装置处相对于它们的相应的涡轮螺旋桨发动机的旋转反向。

就此而言，设置有换向系统的一类减速装置是已知的。

图1a示出一种已知类型的减速装置，其不具有换向系统。这种减速装置包括第一减速级和第二减速级，第一减速级由带有齿轮1的输入轴形成并且与中间轴的齿轮2啮合，第二减速级由行星齿轮组3形成，行星齿轮组的中心轮与中间轴一体地旋转，并且行星架为输出轴。

输入轴和输出轴之间的旋转的方向的换向通过将附加齿轮4置于在输入轴的齿轮1和中间轴的齿轮2之间而获得(图1b)。附加齿轮4使得能够将中间轴的齿轮的旋转的方向反向，并且因此将输出轴的旋转的方向反向。

然而，该减速装置的缺点在于其仅包括单条扭矩传输线路，这使得其体积非常庞大，因为齿轮的尺寸必须设置成将所有必须的扭矩从输入轴传输到输出轴。

另外一种已知类型的减速装置为复合式的减速装置。这种减速装置包括两条位于输入轴和输出轴之间的中间传输线路，每条中间传输线路与输入轴的输入齿轮啮合并和输出轴的输出齿轮啮合。

这种另外的构架的优点在于减小了体积，因为输入轴传输的扭矩在两条中间线路之间分配并且齿轮因此能够具有更小的尺寸。然而，这种构架的缺点在于不能实现输入齿轮和输出齿轮之间的旋转的方向的换向。

就此而言，通过文件WO 2015/034732和FR 2355713可知配置成使输入齿轮和输出齿轮之间的旋转的方向换向的复合式减速装置。然而，该减速装置的这种构架使得体积相当庞大。

发明内容

本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术中的缺陷。

具体地，本发明的一个目的是提出一种减速装置，该减速装置使得能够转换输入齿轮和输出齿轮之间的旋转的方向。

本发明的另一个目的是提出多种改型，并同时尽可能地限制一种改型与另一种改型之间不同的部件的数量，以限制生产成本。

本发明的另一个目的是以独立于输入齿轮和输出齿轮之间的旋转的方向的换向的方式保持减速装置的减速比。

本发明的另一个目的是提出一种包括均匀的力分布的减速装置。

就此而言，作为本发明的目的减速装置包括：

-输入轴，所述输入轴包括输入齿轮，

-输出轴，所述输出轴包括输出齿轮，以及

-两条中间传输线路，每条中间传输线路包括：

o中间轴，所述中间轴包括第一轮齿级和第二轮齿级，所述级被可旋转地固定，以及

o附加齿轮，所述附加齿轮安装成：分别与所述第一轮齿级以及所述输入齿轮啮合，或者，与所述第二轮齿级以及所述输出齿轮啮合，并且

减速装置的特征在于，与所述附加齿轮啮合的所述输入齿轮或所述输出齿轮相对于所述中间轴的与所述附加齿轮啮合的轮齿级被轴向地偏置。

有利但可选地，根据本发明的减速装置还可以包括以下特征中的至少一个：

-与所述附加齿轮啮合的所述输入齿轮或所述输出齿轮以可变的轴向位置安装在相应的轴上。

-所述中间轴的与附加齿轮啮合的轮齿级具有严格介于所述输入齿轮的轴向位置和所述输出齿轮的轴向位置之间的轴向位置。

-与所述附加齿轮啮合的输入齿轮或输出齿轮具有严格介于两根所述中间轴的两个轮齿级的轴向位置之间的轴向位置。

-所述附加齿轮与所述输入齿轮以及每根中间轴的第一轮齿级啮合，并且所述附加齿轮被布置在：

o两个关于所述输入齿轮的旋转轴线的沿直径对置的位置处，

或者

o两个关于与所述中间轴的旋转轴线形成的平面垂直的平面的对称位置处，所述附加齿轮距与所述中间轴的旋转轴线形成的平面垂直的平面的距离相等。

-所述附加齿轮与所述输出齿轮以及每根中间轴的第二轮齿级啮合，并且所述附加齿轮被布置在两个关于与所述中间轴的旋转轴线形成的平面垂直的平面的对称位置处，所述附加齿轮距与所述中间轴的旋转轴线形成的平面垂直的平面的距离相等，并且

o所述附加齿轮位于所述中间轴之间，或

o在所述中间轴的任一侧上。

同样作为本发明的目的涡轮机包括如上文所述的减速装置。

根据本发明的减速装置包括两条中间扭矩传输线路，所述中间扭矩传输线路与输入轴的输入齿轮以及输出轴的输出齿轮啮合，并且通过被制造成能够啮合的两个部分实现了输入轴和输出轴之间的旋转的方向的换向。因此，所提出的减速装置在体积方面具有现有技术中的复合减速装置的优点，并同时实现了输入轴和输出轴之间的旋转的方向的换向。

具体地，中间传输线路各自可包括具有第一轮齿级和第二轮齿级的轴以及附加齿轮，所述第一轮齿级和第二轮齿级安装成一体地旋转，所述附加齿轮被穿插在所述轴与输入齿轮或输出齿轮之间。

可能地通过穿插在中间轴的轮齿级的轴向位置之间而将输入齿轮或输出齿轮轴向地偏置的这种可行方案还使得能够限制减速装置的体积。当输入齿轮或输出齿轮、附加齿轮和中间轴的相应轮齿共面时，体积也得以限制。

另外，齿轮以可变的轴向位置安装在其上的输入轴或输出轴的使用，使得能够制造相同的部件以仅通过移动齿轮的位置来构建减速装置的不同改型。例如在同一减速驱动装置的换向或非换向改型被安装在同一飞行器上的情况下，这使得能够降低减速装置的制造成本。

最后，附加齿轮的位置可适配成使减速装置中的力尽可能好地分布。具体地，当附加齿轮与输入齿轮啮合时，这些齿轮的关于输入齿轮沿直径对置的位置获得了良好的力分布。

附图说明

本发明的其它特征、目标和优点将通过下文中的说明揭示，所述说明是纯说明性和非限制性的并且必须参照附图阅读，其中：

-图1a和1b在上文已经进行了描述，其分别示出了现有技术中具有和不具有输入轴和输出轴之间的旋转的方向的换向的减速装置；

-图2a至图2e示出了包括两部分式的中间传输线路的减速装置的示意性改型实施例，每条中间传输线路包括中间轴和穿插在输入齿轮和中间轴之间的中间齿轮；

-图3a至图3c示出了包括两部分式的中间传输线路的减速装置的示意性改型实施例，每条中间传输线路包括中间轴和穿插在输出齿轮和中间轴之间的附加齿轮。

具体实施方式

现在将参照图2a至3c来描述减速装置10，所述减速装置通常使用在涡轮机中(尤其是涡轮螺旋桨发动机中)，并且位于发动机轴和飞行器的推进器轴之间(所述减速装置可以被称为PGB或动力齿轮箱)。

减速装置10包括输入轴11，输入轴通常固定成与涡轮机的发动机轴一同旋转。输入轴11设置有被称为输入齿轮110的齿轮。正如下文中将描述的，齿轮110可布置在输入轴11的一个端部处或布置在该端部的附近。

减速装置10还包括输出轴12，输出轴通常固定成与推进器轴一同旋转。输出轴12设置有被称为输出齿轮120的齿轮，所述输出齿轮也可被置于该轴的一个端部处或置于该端部的附近。

减速装置10还包括两条中间线路15，所述两条中间线路用于在输入轴11的输入齿轮110和输出轴12的输出齿轮120之间传输扭矩。

就此而言，每条中间线路包括与输入齿轮110啮合的第一齿轮和与输出齿轮120啮合的第二齿轮。

因此，输入轴11将分配在减速装置10的两条线路之间的总扭矩传输至这两条中间线路15。扭矩于是被传输至输出轴12的中间线路。

此外，为了使得输入齿轮和输出齿轮之间的旋转的方向能够换向，每条中间线路包括能够相互啮合的两个部分。

根据一个优选的实施例，每条中间传输线路15包括中间轴13和附加齿轮14，所述附加齿轮被穿插在轴13与输入齿轮110或输出齿轮120之间。

两条线路15的中间轴13沿着相应的相互平行的旋转轴线延伸。中间轴的旋转轴线还平行于输入轴11的旋转轴线和输出轴12的旋转轴线，输入轴的旋转轴线和输出轴的旋转轴线对应于附图中以X-X指示的轴线。

每根中间轴13包括第一轮齿级130和第二轮齿级131，优选地，这两个轮齿级被置于每根中间轴13的端部处并且可旋转地固定。例如，两个级的轮齿可以与在它们之间延伸的杆成一体。

因此，减速装置10包括两个传输轴13和两个附加齿轮14，两个附加齿轮分别被置于每根中间轴13与输出轴12或输入轴11之间。

因此，对于每条中间传输线路15而言，与输入齿轮啮合的第一齿轮可以是轴13的第一轮齿级130或附加齿轮14，并且与输出齿轮120啮合的第二齿轮相应地为附加齿轮14或第二轮齿级131。

以这种方式，减速装置包括两条平行的线路，每条线路分别由输入齿轮110、中间轴13、附加齿轮14和输出齿轮120构成并且包括三个相继的齿轮级，这导致了输出轴12相对于输入轴11的旋转的方向的换向。导致旋转的方向的换向的起因为：每个外部齿轮级(针对构成减速装置的所有齿轮的情况)转换了构成其的齿轮之间的旋转的方向。

不同齿轮的齿形状是任意的：可以是直齿、螺旋齿等。

附加齿轮的布置的改型

根据第一实施例(其改型在图2a至2e中示出)，每个附加齿轮14被置于输入齿轮110和每根中间轴的第一轮齿级130之间。换言之，每个附加齿轮14一方面与输入齿轮110啮合，并且另一方面与相应的中间轴13的第一轮齿级130啮合。

附加齿轮14可具有相对于输入齿轮110的两种不同的构型。

根据图2a、2b、2c和2e所示的优选构型，附加齿轮14具有关于输入齿轮110的旋转轴线X-X沿直径对置的位置。这实现了由输入齿轮传输至附加齿轮的力的最优分布。

根据图2d示出的一种构型改型，附加齿轮可具有关于平面P的对称位置，所述平面P垂直于中间轴13的旋转轴线所处于的平面。轴线X-X被置于平面P中。

根据第二实施例(其改型在图3a至3c中示出)，每个附加齿轮14被置于相应的中间轴的第二轮齿级131和输出齿轮120之间。换言之，每个附加齿轮14一方面与相应的中间轴的第二轮齿级131啮合，并且另一方面与输出齿轮120啮合。

在该实施例中，附加齿轮也可具有相对于输出齿轮120的两种不同的构型。

根据图3a和3b示出的第一构型，附加齿轮14在中间轴13的轮齿级131的任一侧上被布置在两个关于上文定义的平面P的对称位置。换言之，每个附加齿轮14的旋转轴线与平面P之间的距离大于每根中间轴的旋转轴线与平面P之间的距离。

根据图3c示出的一种构型改型，附加齿轮14通过被置于中间轴13之间而被布置在两个关于上文定义的平面P的对称位置。换言之，每个附加齿轮14的旋转轴线与平面P之间的距离小于每根中间轴的旋转轴线与平面P之间的距离。

输入齿轮或输出齿轮相对于中间轴的自由旋转

无论上文所述的两个实施例中采用的示例如何，与附加齿轮14啮合的输入齿轮110或输出齿轮120必须适配成不与中间轴13的相应的轮齿级啮合，即，相对于该轮齿级自由枢转。为此，可以实施多种改型。

输入齿轮/输出齿轮的轴向偏置

使输入齿轮110或输出齿轮120不与中间轴13的相应的轮齿130，131啮合的第一可行方案是将输入齿轮或输出齿轮相对于这些轮齿轴向地偏置，即，赋予输入齿轮或输出齿轮以轴线X-X上的轴向位置，即与轮齿的轴向位置不同的轴向位置。

因此，对于附加齿轮14被置于在输入齿轮110和第一轮齿级130之间的情况，输入齿轮110能够相对于第一轮齿级130被轴向地偏置，就像图2a至2d中所示的情况。在这种情况下，每个附加齿轮在该轮齿级130处从输入齿轮110轴向地延伸，以便能够与该轮齿级以及输入齿轮啮合。

在附加齿轮14被置于在输出齿轮120和第二轮齿级131之间的情况下，输出齿轮120能够相对于第二轮齿级131被轴向地偏置，就像图3a和3c中所示的情况。在这种情况下，每个附加齿轮14从相应的中间轴13的第二轮齿级131轴向地延伸至输出齿轮120，以便能够与第二轮齿级以及输出齿轮啮合。

就此而言，偏置可以通过多种方式实施。

根据第一方式，中间轴13的与附加齿轮14啮合的轮齿级能够具有沿着轴向X-X严格介于输入齿轮110的轴向位置和输出齿轮120的轴向位置之间的轴向位置，这通过将输入齿轮110向上游偏置或将输出齿轮120向下游偏置来获得。在下文中，上游和下游的概念是相对于扭矩传输的方向来定义的：上游在输入轴侧，并且下游在输出轴侧。

应用至第一实施例(在第一实施例中，附加齿轮14与输入齿轮110以及中间轴的第一轮齿级130啮合)的该改型如下：输入齿轮相对于第一轮齿级130被向上游轴向地偏置，即，其比所述级130距输出齿轮120的轴向位置更远。因此，中间轴13的第一级130被布置在严格介于输入齿轮110的轴向位置和输出齿轮120的轴向位置之间的轴向位置处，如图2a、2c和2d中可见。

应用至第二实施例(在第二实施例中，附加齿轮14与输出齿轮120以及中间轴30的第二轮齿级131啮合)的该相同改型如下：输出齿轮120被向下游轴向地偏置，即，其比所述级131距输入齿轮110的轴向位置更远。因此，中间轴13的第二轮齿级131被布置在严格介于输出齿轮120的轴向位置和输入齿轮110的轴向位置之间的轴向位置处，如图3a中可见。

根据第二改型，与附加齿轮14啮合的输入齿轮110或输出齿轮120可以具有严格介于中间轴13的两个轮齿级130，131的轴向位置之间的轴向位置。

应用到第一实施例的该改型如下：输入齿轮110被向下游轴向地偏置，即，被朝向输出轴12偏置，以便具有严格介于中间轴13的两个轮齿级130，131之间的轴向位置，正如图2b中的情况。

应用到第二实施例的该相同改型如下：输出齿轮被向上游轴向地偏置，即，被朝向输入轴11偏置，以便具有严格介于中间轴13的两个轮齿级130，131之间的轴向位置(改型未示出)。

在偏置输入齿轮110或输出齿轮120的所有情况中，有利的是输入齿轮110或输出齿轮120通过能够对其采用可变的轴向位置来被安装到其相应的轴(输入轴或输出轴)上。

通过使用相同的轴和相同的齿轮，这使得能够将齿轮置于轴上的不同的轴向位置处，并且因此能够实施减速装置10的多种不同改型。因此，不必针对具有或不具有换向的减速装置生产不同的部件，并且因此减少了制造这些部件的成本，所述减速装置设计成安装在同一飞行器上以赋予飞行器以推进器的旋转的两种不同的方向。

在这种情况下，将能够将输入轴或输出轴配置为一定的长度，使得它们的端部位于布置在中间轴的轮齿级的轴向位置之间的轴向位置处，并且，在输入齿轮被向上游偏置、下游齿轮被向下游偏置的情况下，在必要时将输入齿轮或输出齿轮置于相应的轴的端部处或端部之前。

输入齿轮/输出齿轮与中间轴的轮齿的共面位置

例如参照图3b，使输入齿轮110或输出齿轮120不与中间轴13的相应的轮齿130，131啮合的第二可行方案是：将其保持在与这些轮齿相同的平面中，但将齿轮和轮齿级适配成使它们不啮合。

为此，第一改型实施例为：通过适配与换向齿轮啮合的输入齿轮110或输出齿轮120的齿的数量来适配该齿轮的直径。中间轴13的与换向齿轮啮合的轮齿级的轮齿的数量能够以相同的方式适配，以保持所需的减速比。

例如，归因于附加齿轮14导致的体积，相对于不具有换向齿轮的减速装置的构型，输入齿轮和输出齿轮的轮齿的数量能够被减少，并且对应的轮齿级的轮齿的数量能够以相同的比例减少。

第二改型实施例在于：适配与附加齿轮14啮合的输入齿轮或输出齿轮120的模数并且以相同的方式适配中间轴13的与这些齿轮啮合的轮齿级的模数。该改型的优点在于：相对于不具有换向齿轮的等价减速装置，保持了严格相同的减速比。

正如将理解的，下述主要特征能够以独立于实施的改型实施例的方式彼此组合：

-减速级，附加齿轮在该减速级处穿插(即，在输入齿轮和中间轴之间或在中间轴和输出齿轮之间)，以及

-输入齿轮或输出齿轮被适配成与对应的轮齿级自由旋转的方法。

具体地，图2a至3c示出了改型实施例的组合的几个示例，这些示例总结如下。

图2a和2c示出的示例中，附加齿轮14被置于输入齿轮110和中间轴13的第一轮齿级130之间。附加齿轮14被布置在关于输入齿轮110沿直径对置的位置处。输入齿轮被向上游偏置，以不与中间轴13的第一轮齿级130啮合。

图2b示出的示例中，附加齿轮14被置于输入齿轮110和中间轴13的第一轮齿级130之间。附加齿轮14被布置在关于输入齿轮110沿直径对置的位置处。输入齿轮被向下游偏置，以不与中间轴13的第一轮齿级130啮合。

图2d示出的示例中，附加齿轮14被置于输入齿轮110和中间轴13的第一轮齿级130之间。附加齿轮14被布置在关于平面P的对称位置处。输入齿轮被向上游偏置，以不与中间轴13的第一轮齿级130啮合。

图2e示出的示例中，附加齿轮14被置于输入齿轮110和中间轴13的第一轮齿级130之间。附加齿轮14被布置在关于输入齿轮110沿直径对置的位置处。输入齿轮和中间轴13的第一轮齿级130共面并且适配成不啮合。

图3a示出的示例中，附加齿轮14被置于中间轴的第二轮齿级131和输出齿轮120之间。附加齿轮14被布置在所述级131的任一侧上。输出齿轮被向下游轴向地偏置以便不与所述级131啮合。

图3b示出的示例中，附加齿轮14被置于中间轴的第二轮齿级131和输出齿轮120之间。换向齿轮14被布置在所述级131的任一侧上。输出齿轮和中间轴13的第二轮齿级131共面并且适配成不啮合。

图3c示出的示例中，附加齿轮14被置于中间轴的第二轮齿级131和输出齿轮120之间。附加齿轮14被布置在所述级131之间。输出齿轮被(向上游或下游)轴向地偏置以便不与所述级131啮合。

一个等价于上文呈现的实施例(即，每条传输线路15包括设置有两个轮齿级的轴13和附加齿轮14的实施例)的改型在于：将轴13替换为更短的轴，并且将附加齿轮替换为也设置有两个轮齿级的第二轴，两个轮齿级中的一个级起齿轮14的作用，并且另一个与第一轴啮合。该改型未示出。

Claims (7)

1.一种减速装置(10)，包括：

-输入轴(11)，所述输入轴包括输入齿轮(110)，

-输出轴(12)，所述输出轴包括输出齿轮(120)，以及

-两条中间传输线路(15)，每条中间传输线路(15)包括：

o中间轴(13)，所述中间轴包括第一轮齿级(130)和第二轮齿级(131)，

所述级被可旋转地固定，以及

o附加齿轮(14)，所述附加齿轮安装成：分别与所述第一轮齿级(130)以及所述输入齿轮(110)啮合，或者，与所述第二轮齿级(131)以及

所述输出齿轮(120)啮合，并且

所述减速装置(10)的特征在于，与所述附加齿轮(14)啮合的所述输入齿轮(110)或所述输出齿轮(120)相对于所述中间轴(13)的与所述附加齿轮(14)啮合的轮齿级(130，131)被轴向地偏置。

2.根据权利要求1所述的减速装置(10)，其中，与所述附加齿轮(14)啮合的所述输入齿轮(110)或所述输出齿轮(120)以可变的轴向位置安装在相应的轴(11，12)上。

3.根据权利要求1或2所述的减速装置(10)，其中，所述中间轴(13)的与附加齿轮(14)啮合的轮齿级(130，131)具有严格介于所述输入齿轮(110)的轴向位置和所述输出齿轮(120)的轴向位置之间的轴向位置。

4.根据权利要求1或2所述的减速装置(10)，其中，与所述附加齿轮(14)啮合的所述输入齿轮(110)或所述输出齿轮(120)具有严格介于两根所述中间轴(13)的两个轮齿级(130，131)的轴向位置之间的轴向位置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的减速装置(10)，其中，所述附加齿轮(14)与所述输入齿轮(110)以及每根中间轴(13)的第一轮齿级(130)啮合，并且所述附加齿轮(14)被布置在：

-两个关于所述输入齿轮(110)的旋转轴线(X-X)沿直径对置的位置处，或者

-两个关于与所述中间轴(13)的旋转轴线形成的平面垂直的平面(P)的对称位置处，所述附加齿轮距与所述中间轴的旋转轴线形成的平面垂直的平面的距离相等。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的减速装置(10)，其中，所述附加齿轮(14)与所述输出齿轮(120)以及每根中间轴(13)的第二轮齿级(131)啮合，并且所述附加齿轮(14)被布置在两个关于与所述中间轴(13)的旋转轴线形成的平面垂直的平面(P)的对称位置处，所述附加齿轮距与所述中间轴的旋转轴线形成的平面垂直的平面的距离相等，并且

-所述附加齿轮位于所述中间轴(13)之间，或

-在所述中间轴(13)的任一侧上。

7.一种涡轮机，包括根据前述权利要求中任一项所述的减速装置(10)。