CN109386385A - 用于发动机起动器的分离器组件 - Google Patents

Abstract

一种用于起动发动机的空气涡轮起动器，其包括壳体，壳体限定入口，出口以及在入口和出口之间延伸的流动路径，用于使气流传送通过该流动路径。涡轮构件轴颈连接在壳体内并设置在流动路径内，用于从气流中可旋转地提取机械动力。齿轮系与涡轮部件传动地联接，传动系与齿轮系可操作地联接，且输出轴经由分离器选择地可操作地联接来与发动机一起旋转。

Description

用于发动机起动器的分离器组件

技术领域

本公开主要涉及空气起动器，更具体地，涉及一种用于起动发动 机的空气涡轮起动器。

背景技术

诸如燃气涡轮发动机的飞行器发动机以常规操作接合到空气涡 轮起动器。燃气涡轮发动机和空气涡轮起动器两者的内部部件一起旋 转，且可分别包括允许逐步降低或逐步升高接连的部分之间的比的变 速箱。为了防止反向驱动，超越离合器置于空气涡轮起动器的输出轴 与空气涡轮起动器的变速箱段之间。当发动机驱动空气涡轮起动器的 输出轴而导致空气涡轮起动器中的涡轮转子过度旋转时，反向驱动事 件可发生，其中超越离合器在接合位置失效。在反向驱动事件中，可 能期望使空气涡轮起动器与燃气涡轮发动机分离。

发明内容

一方面，本公开内容涉及一种用于起动发动机的空气涡轮起动器， 包括壳体，壳体限定入口，出口，以及在入口与出口之间延伸的流动 路径，用于将气流传送通过该流动路径。涡轮构件轴颈连接在壳体内， 且设置在流动路径内，以从气流可旋转地提取机械动力，齿轮系与涡 轮构件传动地联接。传动系与齿轮系可操作地联接，且构造成提供旋 转输出。分离器包括可操作地联接到传动系上且具有第一组齿的传动 毂，具有构造成与第一组齿匹配的第二组齿的第一端和选择地可操作 地联接到发动机上的第二端的输出轴，第二组齿允许驱动转矩从传动 毂传递至输出轴，并且在传递反向驱动转矩时允许第二组齿在第一组 齿上滑动，使得输出轴沿轴向移动远离传动毂，在第一端处可操作地 联接到传动毂上且在第二端处可操作地联接到输出轴上且具有剪切 熔丝(shear fuse)的剪切销(shear pin)，以及包绕剪切销的至少一部分且 沿剪切销的一部分可沿轴向移动的护套。在正常操作期间，用于转矩 传递的负载路径通过传动毂和输出轴，且在失效事件期间，剪切销经 由护套从输出轴加载，且超过阈值的加载剪切该剪切熔丝。

另一方面，本公开内容涉及一种用于起动发动机的空气涡轮起动 器，包括壳体，壳体限定入口，出口，以及在入口与出口之间延伸的 流动路径，用于将气流传送穿过该流动路径，涡轮构件，涡轮构件轴 颈连接在壳体内且设置在流动路径内，以从气流可旋转地提取机械动 力，齿轮系，齿轮系与涡轮构件传动地联接。传动系与齿轮系可操作 地联接，且包括输出端。分离器包括可操作地联接到传动系上且具有 第一组齿的传动毂，限定内部且具有第一端和第二端的输出轴，所述 第一端具有构造成与第一组齿匹配的第二组齿，第二端选择性地可操 作地联接到发动机上，第二组齿允许驱动转矩从传动毂传递至输出轴，并且在传递反向驱动转矩时允许第二组齿在第一组齿上滑动，使得输 出轴沿轴向移动远离传动毂，剪切销，剪切销至少部分地位于输出轴 的内部内，且具有可操作地联接到传动毂上的第一端和收纳在输出轴 的内部内的第二端，且具有剪切熔丝，护罩，护罩至少部分地位于输 出轴的内部内，且具有在传动毂附近的第一端，以及与剪切销的一部 分匹配且剪切销延伸穿过其间的第二端。偏压机构构造成在反向驱动 期间压缩，且将护套保持在传动毂上。在失效状态期间，输出轴旋转 到第二旋转定向，且护套构造成在输出轴内沿轴向移动，且由偏压机 构朝传动毂推动，且在处于第二旋转定向时，护套加载剪切销，且进 一步加载导致剪切熔丝的剪切。

具体地，本申请的技术方案1涉及一种用于起动发动机的空气涡 轮起动器，其包括：壳体，所述壳体限定入口，出口，以及在所述入 口与所述出口之间延伸的流动路径，用于传送气流穿过所述流动路径； 涡轮构件，所述涡轮构件轴颈连接在所述壳体内，且设置在所述流动 路径内，以从所述气流可旋转地提取机械动力；与所述涡轮构件传动 地联接的齿轮系；与所述齿轮系可操作地联接且构造成提供旋转输出 的传动系；以及分离器组件，包括：可操作地联接到所述传动系上且 具有第一组齿的传动毂；输出轴，所述输出轴具有第一端和第二端， 所述第一端具有构造成与所述第一组齿匹配的第二组齿，所述第二端选择性地可操作地联接到所述发动机上，所述第二组齿允许将驱动转 矩从所述传动毂传递至所述输出轴，并且在传递反向驱动转矩时允许 所述第二组齿在所述第一组齿上滑动，使得所述输出轴沿轴向移动远 离所述传动毂；剪切销，所述剪切销在第一端处可操作地联接到所述 传动毂上，且在第二端处可操作地联接到所述输出轴上，且具有剪切 熔丝；以及护套，所述护套包绕所述剪切销的至少一部分，且沿所述 剪切销的一部分可沿轴向移动；用于在正常操作期间发生通过所述传 动毂和输出轴的转矩传递的负载路径；以及用于在失效事件期间发生 经由所述护套通过所述输出轴和所述剪切销的转矩传递的负载路径。

本申请的技术方案2涉及根据技术方案1所述的空气涡轮起动器， 其中所述剪切销和所述传动毂包括对应的孔口。

本申请的技术方案3涉及根据技术方案2所述的空气涡轮起动器， 还包括位于所述对应孔口中来将所述剪切销可操作地联接到所述传 动毂上的保持销。

本申请的技术方案4涉及根据技术方案3所述的空气涡轮起动器， 还包括沿所述剪切销的长度的至少一部分定位的一组肋或一组槽口 中的一者。

本申请的技术方案5涉及根据技术方案4所述的空气涡轮起动器， 其中所述保持销定位成垂直于所述一组肋或所述一组槽口中的一者。

本申请的技术方案6涉及根据技术方案4所述的空气涡轮起动器， 其中所述护套的内部包括所述一组肋或所述一组槽口中的另一者的 互补，使得所述剪切销构造成旋转地锁定在所述护套内。

本申请的技术方案7涉及根据技术方案6所述的空气涡轮起动器， 其中所述一组槽口横向地定位在所述剪切销周围，以及所述一组肋定 位在所述护套的内部内。

本申请的技术方案8涉及根据技术方案1所述的空气涡轮起动器， 其中所述护套在第一旋转定向与第二旋转定向之间可旋转地移动。

本申请的技术方案9涉及根据技术方案8所述的空气涡轮起动器， 其中所述护套在所述失效事件期间移动到所述第二旋转定向。

本申请的技术方案10涉及根据技术方案1所述的涡轮起动器， 其中所述剪切销在所述失效事件期间从所述输出轴经由所述护套加 载，并且超过阈值的加载剪切所述剪切熔丝。

本申请的技术方案11涉及根据技术方案10所述的空气涡轮起动 器，还包括构造成在所述剪切熔丝被剪切之后阻止所述输出轴与所述 传动毂可操作地联接的阻挡机构。

本申请的技术方案12涉及根据技术方案10所述的空气涡轮起动 器，其中所述输出轴在中间位置。

本申请的技术方案13涉及根据技术方案11所述的空气涡轮起动 器，其中所述阻挡机构包括在收缩位置与扩张位置之间可移动的偏压 机构，在所述扩张位置，所述偏压机构构造成将所述输出轴偏压远离 所述护套。

本申请的技术方案14涉及根据技术方案13所述的空气涡轮起动 器，其中所述偏压机构是压缩弹簧。

本申请的技术方案15涉及一种用于起动发动机的空气涡轮起动 器，其包括：壳体，所述壳体限定入口，出口，以及在所述入口与所 述出口之间延伸的流动路径，用于传送气流通过所述流动路径；涡轮 构件，所述涡轮构件轴颈连接在所述壳体内，且设置在所述流动路径 内，以从所述气流可旋转地提取机械动力；与所述涡轮构件传动地联 接的齿轮系；与所述齿轮系可操作地联接且具有输出端的传动系；以 及分离器，包括：可操作地联接到所述传动系上且具有第一组齿的传 动毂；输出轴，所述输出轴限定内部，且具有第一端和第二端，所述 第一端具有构造成与所述第一组齿匹配的第二组齿，所述第二端选择 性地可操作地联接到所述发动机上的，所述第二组齿允许将驱动转矩 从所述传动毂传递至所述输出轴，并且在传递反向驱动转矩时允许所 述第二组齿在所述第一组齿上滑动，使得所述输出轴沿轴向移动远离 所述传动毂；剪切销，所述剪切销至少部分地位于所述输出轴的内部 内，且具有可操作地联接到所述传动毂上的第一端，以及收纳在所述 输出轴的内部的第二端，且具有剪切熔丝；护套，所述护套至少部分 地位于所述输出轴的内部内，且具有在所述传动毂附近的第一端，以 及第二端，所述第二端与所述剪切销的一部分匹配且所述剪切销延伸 穿过所述第二端；以及构造成在反向驱动期间压缩且将所述护套保持 在所述传动毂上的偏压机构。

本申请的技术方案16涉及根据技术方案15所述的空气涡轮起动 器，其中在失效状态期间，所述输出轴旋转到第二旋转定向，在所述 第二旋转定向，所述护套加载所述剪切销，且进一步加载导致所述剪 切熔丝的剪切。

本申请的技术方案17涉及根据技术方案16所述的空气涡轮起动 器，其中所述护套构造成在所述输出轴内沿轴向移动，且由所述偏压 机构朝所述传动毂推动。

本申请的技术方案18涉及根据技术方案17所述的空气涡轮起动 器，其中所述输出轴包括一系列通道，在所述输出轴在第一旋转定向 与所述第二旋转定向之间旋转时，所述护套接收在所述通道中。

本申请的技术方案19涉及根据技术方案18所述的空气涡轮起动 器，其中所述输出轴在正常发动机超限期间可移动到所述第一旋转定 向与所述第二旋转定向之间的中间位置。

本申请的技术方案20涉及根据技术方案15所述的空气涡轮起动 器，其中所述剪切销和所述护套具有匹配的花键特征。

本申请的技术方案21涉及根据技术方案15所述的空气涡轮起动 器，其中所述偏压机构进一步构造成在所述剪切熔丝被剪切之后阻止 所述输出轴与所述传动毂可操作地联接。

本申请的技术方案22涉及根据技术方案15所述的空气涡轮起动 器，还包括围绕所述剪切销的第二端安装的保持器。

本申请的技术方案23涉及根据技术方案21所述的空气涡轮起动 器，其中所述偏压机构包括位于所述护套的第二端与所述保持器之间 的保持器。

附图说明

在附图中：

图1是具有附件变速箱和起动器的涡轮发动机的示意性等轴视图。

图2是包括分离器组件的图1中的起动器的放大横截面视图。

图3是图2中的分离器组件的分解视图。

图4是组装好且在第一位置的图2中的分离器组件的等轴横截面 视图。

图5是图4中的分离器组件的横截面视图。

图6A是在中间位置的图2中的分离器组件的等轴视图。

图6B是沿图6A中的分离器组件的线VIb-VIb的横截面视图。

图6C是沿线VIc-VIc的图6B中的分离器组件的横截面视图。

图7A是在分离位置的图2中的分离器组件的横截面视图。

图7B是沿线VIIb-VIIb的图7A中的分离器组件的横截面视图。

具体实施方式

本公开涉及为与一件旋转设备联接的旋转轴的形式的产生运动 的驱动机构。一个非限制性实例是将包含一个以上的部件的起动器联 接到涡轮发动机的附件变速箱上。起动器可具有各种应用，包括起动 涡轮发动机。尽管本文所述的实例针对涡轮发动机和起动器的应用， 但本公开内容可应用于在驱动输出处生成旋转运动且将旋转运动提 供到另一件旋转设备的驱动机构的任何实施方式。

所有方向性参考(例如径向、上部、下部、向上、向下、左边、 右边、横向、前方、后方、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、 顺时针、逆时针)仅用于指认的目的以帮助读者对本发明的理解，且 并不产生具体来说关于其位置、取向或使用的限制。除非另外指明， 否则连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)应在广义上来解释， 且可包括一系列元件之间的中间构件以及元件之间的相对移动。因而， 连接参考不一定推断两个元件直接连接且彼此成固定关系。示范性附 图仅仅是出于说明的目的，且本发明的附图中反映的尺寸、位置、次 序和相对大小可变化。

如本文中所使用，术语“前部”或“上游”是指在朝向发动机入口的 方向上移动，或一个部件与另一部件相比相对更靠近发动机入口。术 语“后向”或“下游”是指相对于发动机中心线朝向发动机的后部或出口 的方向。另外，如本文中所使用，术语“径向”或“径向地”是指在发动 机的中心纵向轴线与外部发动机圆周之间延伸的尺寸。应进一步理解，“一组”可以包括任何数目个所分别描述元件，包括仅一个元件。

参考图1，起动器马达或空气涡轮起动器10联接到也被称为变速 器壳体的附件变速箱(AGB)12，并且一起示意性地示出为安装到诸 如燃气涡轮发动机的涡轮发动机14。该组件通常称为集成起动器/发 电机变速箱(ISGB)。涡轮发动机14包括具有风扇16的进气口，风 扇16将空气供应至高压压缩区域18。具有风扇16的进气口和高压压 缩区域共同称为燃烧上游的涡轮发动机14的“冷段”。高压压缩区域 18为燃烧室20提供高压空气。在燃烧室中，高压空气与燃料混合并 燃烧。在从涡轮发动机14排出之前，热且加压的燃烧气体穿过高压涡 轮区域22和低压涡轮区域24。在加压气体穿过高压涡轮区域22的高 压涡轮(未示出)和低压涡轮区域24的低压涡轮(未示出)时，涡轮 从穿过涡轮发动机14的气流提取旋转能。高压涡轮区域22的高压涡 轮可通过轴联接到高压压缩区域18的压缩机构(未示出)上，以对压 缩机构供能。低压涡轮可通过轴联接到进气口的风扇16上，以对风扇 16供能。

涡轮发动机可以是涡扇发动机，如，在现代商业和军事航空中普 遍使用的General Electric GEnx或CF6系列发动机，或者它可以是例 如涡轮螺旋桨发动机或涡轴发动机的多种其它已知的涡轮发动机。涡 轮发动机还可具有后燃器(afterburner)，其燃烧低压涡轮区域24下 游的附加的燃料量，以增大排出气体的速度，且因此增大推力。

AGB 12在高压涡轮区域22或低压涡轮区域24处通过机械动力 输出装置26联接到涡轮发动机14上。机械动力输出装置26包含多 个齿轮和用于将AGB 12机械联接到涡轮发动机14的装置。在正常操 作条件下，动力输出装置26将来自涡轮发动机14的动力转移到AGB 12，以便为飞行器的附件提供动力，例如但不限于燃料泵、电气系统 和机舱环境控制装置。空气涡轮起动器10可安装在包含风扇16的进 气口区域外或高压压缩区域18附近的核心上。

现参看图2，更详细示出了可安装到AGB 12上的空气涡轮起动 器10。通常，空气涡轮起动器10包括壳体30，其限定入口32、出口 34，以及在入口32与出口34之间延伸的流动路径36，用于传送气流 通过流动路径36。在一个非限制性实例中，气体是空气，且从地面操作的空气推车、辅助动力单元或来自已经运行的发动机的交叉排气起 动供应。空气涡轮起动器10包括涡轮构件38，其轴颈连接在壳体30 内，且设置在流动路径36内，以沿流动路径36从气流可旋转地提取 机械动力。变速箱42安装在壳体30内。此外，可引起设置在变速箱42内且与涡轮构件38传动地联接的齿轮系40旋转。

齿轮系40包括环形齿轮46，且还可包括任何齿轮组件，包括例 如但不限于行星齿轮组件或小齿轮齿轮组件。涡轮轴50将齿轮系40 联接到涡轮构件38上，以允许机械动力传递至齿轮系40。涡轮轴50 联接到齿轮系40上，且由一对涡轮轴承52可旋转地支承。齿轮系40 由一对承载轴承53支承。变速箱内部54可包含润滑剂，包括但不限 于脂或油，以向容纳在变速箱内部54内的机械零件提供润滑和冷却， 如，齿轮系40、环形齿轮46和轴承52,53。

变速箱42中存在孔口56，涡轮轴50延伸穿过孔口56，且与承 载轴58啮合，离合器60安装到承载轴58上，且由一对间隔开的轴 承62支承。传动毂64从变速箱42延伸，且联接到离合器60上，且 还由一对间隔开的轴承62支承。传动毂64由齿轮系40驱动，且联 接到AGB 12上，以提供旋转输出，使得在起动操作期间，传动毂64 将驱动运动提供至AGB 12。

离合器60可为任何类型的轴接口部分，作为非限制性实例是斜 撑离合器，其形成单个传动系66，传动系66包括涡轮轴50、承载轴 58和传动毂64。轴接口部分可通过任何已知的联接方法，包括但不限 于齿轮、花键、离合器机构或它们的组合。轴接口部分的实例在授予 General Electric的美国专利号4,281,942中公开，且通过引用以其整体 并入本文中。

起动器10可由任何材料和方法形成，包括但不限于压铸高强度 和轻质金属，如，铝、不锈钢、铁或钛。壳体30和变速箱42可以形 成为具有足够的厚度以提供足够的机械刚度，而不会给空气涡轮起动 器10以及因此给飞行器增加不必要的重量。

传动系66可由任何材料和方法构成，包括但不限于挤压或机械 加工诸如含有铝、铁、镍、铬、钛、钨、钒或钼的那些高强度金属合 金。涡轮轴50、承载轴58和传动毂64的直径可沿传动系66的长度 是固定的或变化的。直径可变化，以适应不同尺寸，以及转子与定子的间距。

如本文所述，沿流动路径36供应的空气旋转涡轮构件38，以驱 动旋转轴50,58,64的旋转。因此，在起动操作期间，起动器10可为经 由旋转轴50,58,64的旋转的涡轮发动机14的驱动机构。非驱动机构， 即，由驱动机构驱动的设备，可理解为使用旋转轴50,58,64的旋转移 动的旋转设备，例如，以在起动器10中发电。

传动毂64进一步联接到具有输出轴74的分离器组件70上。输 出轴74构造成可操作地联接到发动机14上且与发动机14一起旋转。 剪切销76联接到输出轴74上，且延伸到传动毂64上，且联接到传 动毂64上。

转到图3，分离器组件70的分解视图更清楚地示出了传动毂64、 输出轴74和内部零件。传动毂64从第一端72延伸到第二端73。在 第一端72处的面75可限定第一组齿80。第一组齿80包括齿部分80a 和斜面部分80b。传动毂64可具有中空内部77，其具有第二端73，第二端73具有开口79(图4)。

输出轴74包括从第一端84延伸的第二组齿82。每个齿82包括 具有一定高度(H)的齿部分82a和具有一定弧长(A)的斜面部分 82b。第二组齿82构造成与第一组齿80匹配。在非限制性实例中，斜 面部分80b,82b可为第一组齿80和第二组齿82的倾斜部分、成角部分，或另外定向的部分，以允许沿旋转方向接合。尽管示出了六个齿， 但可构想出更多或更少的齿。

第二组齿82在第一端84处围绕输出轴74的圆柱体86。圆柱体 86具有内部88，且终止于第二端90。一系列通道85包括围绕内部88 的第一组通道87，以及第二组通道89，通过非限制性实例，第一组通 道87和第二组通道89中的每个中存在四个通道(图6C)。第二端90附近的圆柱体86可包括任何类型的联接机构，作为非限制性实例是 多个花键特征91，以将输出轴74联接到AGB 12或发动机的任何其 它适合的部分上。第二端90附近的圆柱体86可取决于其联接的AGB 12而为不同的长度。

剪切销76一般是圆柱形，且从第一端92延伸到第二端94，其中 剪切熔丝78在第一端92与第二端94之间延伸。孔口96位于第一端 92附近的剪切销76内，且沿宽度方向延伸穿过剪切销76。剪切销76 可包括阶梯式圆筒98a,98b,98c，其分别接连地小于前一圆筒，且从前 一圆筒延伸，使得圆筒98c限定第二端94。第一圆筒98a可包括一组 槽口100，其沿横向位于剪切销76周围，且沿剪切销76的一部分纵 长地延伸。更具体地说，一组槽口100沿第一圆筒98a的长度延伸。

具有尖端104a的圆锥102a从第一圆筒98a延伸。第二圆锥102b 可延伸远离剪切销76的第一端92，且终止于尖端104b。尖端104a,104b 在点106处汇合，以限定剪切熔丝78。尽管示为两个圆锥102a,102b 汇合，但可构想出，剪切熔丝78可为任何类型的剪切熔丝78，通过 非限制性实例是能够在给定转矩下剪切或破裂的任何剪切熔丝。

护套108也可包括在分离器组件70中，且具有从第一端110延 伸到第二端112的本体。本体可基本上为圆柱体114。护套108可为 中空的，使得剪切销76可穿过护套108。护套108包括部分地切开的 部分以更好示出一组肋116，尽管示出了一个肋116，但可构想出，一组肋116是沿圆柱体114的内表面118周向地提供的多个肋116。至 少一个护套凸片120包括在护套108的第二端112上。通过非限制性 图示，作为非限制性实例，四个护套凸片120已被示出为围绕第二端 112。

在组装时，可构想出一组肋116接收在一组槽口100中，使得剪 切销76构造成旋转地锁定在护套108内。还可构想出，一组肋116可 沿剪切销76定位，且一组槽口100可沿护套108定位。不论其位置， 一组槽口100和至少一个肋116都与彼此互补。此外，肋和槽口可具有任何适合的轮廓、形状或外形，而不论其位置。

转到图4，示出了分离器组件70的组装的局部剖面等轴视图，且 可更清楚看到，保持销68经由孔口96延伸到传动毂64内的对应孔 口97中。保持销68因此将剪切销76联接到传动毂64上，且将剪切 销76旋转地固定在传动毂64内。保持销68构造成使得其垂直于一组槽口100和一组肋116。

输出轴74的内部88还包括邻近输出轴74的第二端90的O形环 组件122。O形环组件122包括帽124和O形环126。保持器128可 位于紧接在O形环组件122后方的输出轴74内。保持器128可包括 螺母130，剪切销76的圆筒98c接收在螺母130中。以此方式，圆筒 98c可为螺栓的螺纹部分，使得保持器128和剪切销76作为非限制性 实例，经由螺母和螺栓组件联接。

阻挡机构132可包括护套108、剪切销76和偏压机构132。偏压 机构132(作为非限制性实例是压缩弹簧134)示为在扩张位置。压缩弹 簧134在保持器128与护套108的第二端112之间延伸。还可构想出， 阻挡机构132可包括与护套108和/或输出轴74成一体的磁体组件或 第二压缩弹簧，以将输出轴74偏压远离护套108。

在组装时，护套凸片120通过压缩弹簧134压制第二组通道89， 使得护套凸片120(图3)的定向接近一组通道87(图3)。在此位 置，压缩弹簧134由护套108和保持器128保持压缩。

在正常操作条件下，如图5中所示，转矩经由第一组齿80和第 二组齿82，穿过传动毂64和输出轴74传递至AGB 12。正常操作条 件可包括但不限于发动机起动操作，或在空气涡轮起动器10驱动发 动机14时的电动机运行。在这种情况下，在沿方向A看时，当传动 毂64沿顺时针方向旋转时，传递转矩。用于转矩传递的负载路径136 穿过传动毂64和输出轴74。保持销68未加载。压缩弹簧134是第一 部分(S1)。

当空气涡轮起动器10驱动发动机14时，在燃烧器在任何给定的 特殊发动机速度范围点燃时，发动机14可加速。在反向驱动情形中， 如图6A中所示，输出轴74在比传动毂速率(ω₂)更快的速率(ω₁)下沿 顺时针方向转动，以引起输出轴74拉离传动毂64。当反向转矩出现 时，第一组齿80和第二组齿82在彼此上滑动，使输出轴74相对于 传动毂64平移和旋转远离原始位置。在旋转弧长(A)的距离时，输 出轴74将从传动毂64沿轴向平移等于高度(H)的量。

类似地，如图6B中可见，压缩弹簧134将继而又压缩相同量(H)， 直到齿80,82滑动超过弧距离(A)，且允许输出轴74朝传动毂64移 回。压缩弹簧134开始进一步压缩到第二位置(S2)。

在该示例性情况中，发动机14即将反向驱动空气涡轮起动器10。 现在，负载路径138沿相反方向，且穿过保持销68至传动毂64。沿 此方向，第一组齿80和第二组齿82将不与彼此接合，但输出轴74和 传动毂64仍联接。

转到图6C，从图6B的截面VIc-VIc截取的护套108、传动毂64 和输出轴74的视图示出了输出轴74相对于护套凸片120在第一旋转 定向(A)与第二旋转定向(B)之间的中间位置。在正常操作条件下， 第二组通道89内的护套凸片120，其可限定半圆形唇部，在唇部处，每个通道89在每端由传动凸片140限定。护套凸片120可位于第一 组通道87旁边，在第一组通道89内，同时由传动凸片140保持在第 一旋转定向(A)。每个传动凸片140在第一定向(A)与第二定向(B) 之间与一组通道87形成角θ。当发动机14开始反向驱动时，输出轴 74相对于护套108沿顺时针方向转动穿过角X°。这开始将一组通道 87与护套凸片120之间的角距离闭合到(θ-X°)的量。

压缩弹簧134的压缩可引起对应的第一组齿80与第二组齿82之 间的摩擦阻力。对发动机反向转矩的该阻力可与压缩弹簧134的弹簧 刚度和轴向平移(H)的量成比例。当齿80,82继续滑动时，阻力增长， 直到转矩达到与角距离(X°)相关联的解除接合转矩。这将引起护套 凸片120滑移，使发动机14与起动器10解除接合。护套凸片120将 不会移动穿过角θ，直到解除接合转矩大于压缩弹簧134的弹簧刚度。

转到图7A，在失效事件期间，如，在离合器不可操作时，保持销 68变为加载扭转。负载增大，直到剪切销76在剪切熔丝78处剪切， 引起输出轴74变为与传动毂64解除接合。允许压缩弹簧134从第二 位置(S2)(收缩位置)扩张至完全扩张位置(S3)，且继而又推动护套108，引起输出轴74进一步移动远离传动毂64，使得两个轴64,74 完全解除接合。

此外，如图7B中可见，在本文所述的失效事件期间，输出轴74 转动穿过完整的角θ，且达到最大解除接合转矩。一系列通道85在失 效事件期间一起作用。在第二旋转定向(B)处，滑块凸片98沿第二 组通道89滑动，且汇合第一组通道87，使得滑块凸片98落入对应的 第一组通道87中。在落入第一组通道87时，允许压缩弹簧134移入 完全扩张位置(S3)，以允许传动毂64和输出轴74的完全解除接合。 偏压机构132构造成在剪切熔丝78剪切之后阻止输出轴74与传动毂 64可操作地联接。

与本文所述的分离器组件相关联的优点包括最小化输出轴的意 外再接合的可能性。这包括防止涡轮发动机的起动器的非期望反向驱 动。通过防止反向驱动，本文所述的零件的磨损减小，具体是传动毂 和输出轴。减少磨损反过来会延长零件的使用寿命。本文所述的分离 器组件允许较低的维护成本和容易的修理。

护套与压缩弹簧一起防止了主离合器失效状态期间成组的齿的 任何再接合，以避免发动机驱动空气涡轮起动器的可能性。护套是多 功能部件。首先，其在主离合器失效期间将熔丝锁定在扭转中。其次， 其用作推动器来将输出与传动毂分开。使用单个压缩弹簧连同将护套 锁定在开槽环面与熔丝之间来将输出和传动毂推开。

在相比于当前的分离器机构时，使用最少的零件提高可靠性、降 低成本且降低如本文所述的分离器组件的重量。

在未描述的范围内，各个方面的不同特征和结构可以根据需要彼 此组合使用。无法在所有方面说明这一特征并不意味着将其解释为不 可能，而是为了简洁描述而完成。因此，不同方面的各种特征可以根 据需要混合和匹配以形成新的例子，不管新例子是否被明确描述。此 外，虽然已描述“一组”各个元件，但应了解，“一组”可包括任何数目 的相应元件，包括仅一个元件。本文所述的特征的组合或置换被本公 开所覆盖。除了上述附图中所示的实施例和配置之外，本公开还构思 到许多其他可能的实施例和配置。另外，可以重新布置各种部件的设 计和放置，例如起动器、AGB或其部件，从而可以实现许多不同的直 列配置。

本书面描述使用实例来公开包括最佳模式的本发明的方面，并且 还使所属领域的技术人员能够实践本发明的方面，包括制造和使用任 何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可获专利的范围由 权利要求书界定，并且可包括所属领域的技术人员能想到的其它示例。 如果此类其它示例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构 特征，那么它们既定在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于起动发动机的空气涡轮起动器，其包括：

壳体，所述壳体限定入口，出口，以及在所述入口与所述出口之间延伸的流动路径，用于传送气流穿过所述流动路径；

涡轮构件，所述涡轮构件轴颈连接在所述壳体内，且设置在所述流动路径内，以从所述气流可旋转地提取机械动力；

与所述涡轮构件传动地联接的齿轮系；

与所述齿轮系可操作地联接且构造成提供旋转输出的传动系；以及

分离器组件，包括：

可操作地联接到所述传动系上且具有第一组齿的传动毂；

输出轴，所述输出轴具有第一端和第二端，所述第一端具有构造成与所述第一组齿匹配的第二组齿，所述第二端选择性地可操作地联接到所述发动机上，所述第二组齿允许将驱动转矩从所述传动毂传递至所述输出轴，并且在传递反向驱动转矩时允许所述第二组齿在所述第一组齿上滑动，使得所述输出轴沿轴向移动远离所述传动毂；

剪切销，所述剪切销在第一端处可操作地联接到所述传动毂上，且在第二端处可操作地联接到所述输出轴上，且具有剪切熔丝；以及护套，所述护套包绕所述剪切销的至少一部分，且沿所述剪切销的一部分可沿轴向移动；

用于在正常操作期间发生通过所述传动毂和输出轴的转矩传递的负载路径；以及

用于在失效事件期间发生经由所述护套通过所述输出轴和所述剪切销的转矩传递的负载路径。

2.根据权利要求1所述的空气涡轮起动器，其中所述剪切销和所述传动毂包括对应的孔口。

3.根据权利要求2所述的空气涡轮起动器，还包括位于所述对应孔口中来将所述剪切销可操作地联接到所述传动毂上的保持销。

4.根据权利要求3所述的空气涡轮起动器，还包括沿所述剪切销的长度的至少一部分定位的一组肋或一组槽口中的一者。

5.根据权利要求4所述的空气涡轮起动器，其中所述保持销定位成垂直于所述一组肋或所述一组槽口中的一者。

6.根据权利要求4所述的空气涡轮起动器，其中所述护套的内部包括所述一组肋或所述一组槽口中的另一者的互补，使得所述剪切销构造成旋转地锁定在所述护套内。

7.根据权利要求6所述的空气涡轮起动器，其中所述一组槽口横向地定位在所述剪切销周围，以及所述一组肋定位在所述护套的内部内。

8.根据权利要求1所述的空气涡轮起动器，其中所述护套在第一旋转定向与第二旋转定向之间可旋转地移动。

9.根据权利要求8所述的空气涡轮起动器，其中所述护套在所述失效事件期间移动到所述第二旋转定向。

10.一种用于起动发动机的空气涡轮起动器，其包括：

壳体，所述壳体限定入口，出口，以及在所述入口与所述出口之间延伸的流动路径，用于传送气流通过所述流动路径；

涡轮构件，所述涡轮构件轴颈连接在所述壳体内，且设置在所述流动路径内，以从所述气流可旋转地提取机械动力；

与所述涡轮构件传动地联接的齿轮系；

与所述齿轮系可操作地联接且具有输出端的传动系；以及

分离器，包括：

可操作地联接到所述传动系上且具有第一组齿的传动毂；

输出轴，所述输出轴限定内部，且具有第一端和第二端，所述第一端具有构造成与所述第一组齿匹配的第二组齿，所述第二端选择性地可操作地联接到所述发动机上的，所述第二组齿允许将驱动转矩从所述传动毂传递至所述输出轴，并且在传递反向驱动转矩时允许所述第二组齿在所述第一组齿上滑动，使得所述输出轴沿轴向移动远离所述传动毂；

剪切销，所述剪切销至少部分地位于所述输出轴的内部内，且具有可操作地联接到所述传动毂上的第一端，以及收纳在所述输出轴的内部的第二端，且具有剪切熔丝；

护套，所述护套至少部分地位于所述输出轴的内部内，且具有在所述传动毂附近的第一端，以及第二端，所述第二端与所述剪切销的一部分匹配且所述剪切销延伸穿过所述第二端；以及

构造成在反向驱动期间压缩且将所述护套保持在所述传动毂上的偏压机构。