CN117145637A - 具有断开器的空气涡轮启动器 - Google Patents

具有断开器的空气涡轮启动器 Download PDF

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CN117145637A CN202211094168.4A CN202211094168A CN117145637A CN 117145637 A CN117145637 A CN 117145637A CN 202211094168 A CN202211094168 A CN 202211094168A CN 117145637 A CN117145637 A CN 117145637A
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S·P·帕蒂尔
P·特里帕蒂
S·纳亚克
M·C·达巴德
S·M·迈耶斯
D·A·德兰沙克
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Abstract

一种空气涡轮启动器，其具有壳体；定位在壳体内的涡轮部件；可操作地联接于涡轮部件并且具有内部部分的传动轴。空气涡轮启动器输出轴在第一端部与第二端部之间延伸，输出轴能够在第一位置与第二位置之间移动，在该第一位置，第一端部联接于发动机，在该第二位置，第二端部固持在内部部分内并且第一端部与发动机分开。断开器组件包括用于将输出轴与发动机断开。

Description

具有断开器的空气涡轮启动器
相关申请的交叉引用
本申请要求2022年5月23日提交的印度临时专利申请No. 202211029491的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本主题大体上涉及一种空气涡轮启动器，并且更具体而言，涉及一种用于空气涡轮启动器的断开器。
背景技术
飞行器发动机(例如，燃气涡轮发动机)在常规操作中接合于空气涡轮启动器。燃气涡轮发动机和空气涡轮启动器两者的内部构件一起自旋，并且可均包括齿轮箱，其允许在连续的部分之间的逐步减低或逐步增加的比。当发动机驱动空气涡轮启动器的输出轴时，反向驱动事件可发生。反向驱动事件可使空气涡轮启动器中的涡轮转子过度自旋。用以避免使空气涡轮启动器中的涡轮转子过度自旋的系统和方法将在本领域中受到欢迎。
发明内容
技术方案1. 一种用于启动发动机的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器包括：
壳体，其具有在入口与出口之间延伸的空气流动路径；
涡轮部件，其定位在所述壳体内，并且具有涡轮轴和从所述涡轮轴延伸的多个叶片，其中所述多个叶片的至少一部分延伸到所述空气流动路径中；
传动轴组件，其可操作地联接于所述涡轮部件，并且具有内部部分；
输出轴，其在第一端部与第二端部之间延伸，所述输出轴能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，所述第一端部联接于所述发动机，在所述第二位置，所述第二端部设置在所述内部部分内并且所述第一端部与所述发动机分开；以及
断开器组件，其包括固持器，当所述输出轴处于所述第一位置时，所述固持器将所述传动轴组件连接于所述输出轴，并且当从所述传动轴组件传输至所述输出轴的驱动扭矩将所述固持器加载至超过扭矩极限时，所述固持器使所述传动轴组件与所述输出轴断开连接，从而使所述输出轴移动到所述第二位置中。
技术方案2. 根据前述任意技术方案所述的空气涡轮启动器，其中，所述固持器为剪切销，所述剪切销沿轴向延伸穿过所述输出轴的部分和所述传动轴组件的部分，并且其中，当超越扭矩达到所述扭矩极限时，所述剪切销剪切。
技术方案3. 根据前述任意技术方案所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括定位在所述输出轴内的销接收器。
技术方案4. 根据前述任意技术方案所述的空气涡轮启动器，其中，所述输出轴包括所述第二端部处的唇部。
技术方案5. 根据前述任意技术方案所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括设置在所述内部部分内的轴固持特征，其中所述轴固持特征接合所述唇部，以将所述输出轴固持在所述第二位置。
技术方案6. 根据前述任意技术方案所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括设置在所述内部部分内的中空轴，所述中空轴在闭合端部与开启端部之间延伸，具有限定螺纹内部的阴螺纹部分，并且其中，所述输出轴包括阳螺纹部分，并且所述阳螺纹部分和所述阴螺纹部分形成螺纹连接。
技术方案7. 根据前述任意技术方案所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括保持器，所述保持器限定至少一个接合表面，并且具有限定保持器中心线的通孔。
技术方案8. 根据前述任意技术方案所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括紧固件，所述紧固件接收在所述通孔内，以将所述保持器装固于所述中空轴并且限定所述闭合端部。
技术方案9. 根据前述任意技术方案所述的空气涡轮启动器，其中，所述中空轴还包括环形凹部，并且所述保持器的所述至少一个接合表面接收在所述凹部内。
技术方案10. 根据前述任意技术方案所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括环状物，所述环状物设置在所述环形凹部与所述至少一个接合表面之间。
技术方案11. 根据前述任意技术方案所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括波形弹簧，所述波形弹簧设置在所述传动轴组件的基部部分与所述中空轴之间。
技术方案12. 根据前述任意技术方案所述的空气涡轮启动器，其中，所述波形弹簧将所述中空轴的所述环形凹部的至少一部分预加载抵靠所述环状物。
技术方案13. 一种用于将输出轴与发动机断开的断开器组件，其包括：
传动轴；
中空轴，其具有螺纹内部，并且至少部分地设置在所述传动轴内；
输出轴，其在第一端部与第二端部之间延伸，所述第二端部包括可操作地联接于所述中空轴的所述螺纹内部的螺纹外部，所述输出轴能够在第一位置与第二位置之间沿轴向移动；以及
固持器，其将所述输出轴选择性地可操作地联接于所述螺纹内部；
其中，当驱动扭矩从所述传动轴传输至所述输出轴时，所述固持器不被加载，当超越扭矩在扭矩极限以下传输时，所述固持器被加载，并且当所述超越扭矩达到所述扭矩极限时，所述固持器将所述输出轴的所述第二端部与所述发动机分开，并且所述输出轴从所述第一位置移动至所述第二位置。
技术方案14. 根据前述任意技术方案所述的断开器组件，其中，所述固持器为剪切销，所述剪切销沿轴向延伸穿过所述输出轴的部分和所述传动轴组件的部分，并且其中，当超越扭矩达到所述扭矩极限时，所述剪切销剪切。
技术方案15. 根据前述任意技术方案所述的空气涡轮启动器，其中，所述输出轴包括所述第二端部处的唇部。
技术方案16. 根据前述任意技术方案所述的断开器组件，所述断开器组件还包括设置在所述螺纹内部内的轴固持特征，其中所述轴固持特征接合所述唇部，以将所述输出轴装固在所述第二位置。
技术方案17. 根据前述任意技术方案所述的断开器组件，所述断开器组件还包括保持器，所述保持器限定所述螺纹内部的闭合端部，并且具有至少一个接合表面。
技术方案18. 根据前述任意技术方案所述的断开器组件，其中，所述中空轴还包括环形凹部，并且所述至少一个接合表面接收在所述环形凹部内。
技术方案19. 根据前述任意技术方案所述的断开器组件，所述断开器组件还包括环状物，所述环状物设置在所述环形凹部与所述至少一个接合表面之间。
技术方案20. 根据前述任意技术方案所述的断开器组件，所述断开器组件还包括波形弹簧，所述波形弹簧设置在所述传动轴组件的基部部分处，以将所述中空轴与所述基部部分间隔，并且其中，所述波形弹簧将所述环形凹部的至少一部分预加载抵靠所述环状物。
附图说明
在附图中：
图1为根据本文中描述的各个方面的具有空气涡轮启动器的燃气涡轮发动机的示意图。
图2为根据本文中描述的本公开的方面的空气涡轮启动器的截面视图，其中断开器处于第一位置。
图3为根据本文中描述的本公开的方面的、具有保持器的来自图2的断开器的放大视图。
图4为根据本文中描述的本公开的方面的、来自图3的保持器的透视图。
图5为根据本文中描述的本公开的方面的、处于第二位置的图2的断开器的截面视图。
图6为根据本文中描述的本公开的方面的、用于操作空气涡轮启动器的方法的流程图。
具体实施方式
本公开涉及驱动机构，该驱动机构以旋转轴的形式生成动力运动，该旋转轴与一件旋转设备联接。驱动机构的一个非限制性实例可包括空气涡轮启动器，该空气涡轮启动器旋转地驱动各种齿轮，以启动燃气涡轮发动机。启动器具有各种应用，该各种应用包括启动燃气涡轮发动机以及当燃气涡轮发动机处于操作中时生成电功率。虽然本文中描述的示例性实施例涉及燃气涡轮发动机和启动器的应用，但是本公开的实施例可应用于驱动机构的任何实施，该驱动机构在驱动输出处生成旋转运动并且将旋转运动提供至另一件旋转设备。
词语“示例性”可在本文中用于意指“用作实例、例子或例示”。本文中描述为“示例性”的任何实施不必被解释为优于其它实施的优选或有利实施。另外，除非另外明确说明，否则本文中描述的所有实施例应当认为是示例性的。
如本文中使用的，用语"第一"、"第二"和"第三"可以可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，并且不旨在表示独立构件的位置或重要性。
用语“前”和“后”可在本文中用于指燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，并且指燃气涡轮发动机或运载工具的正常操作姿态。例如，关于燃气涡轮发动机，前指更靠近发动机入口的位置，而后指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
如本文中使用的，用语"上游"可在本文中用于指与流体流方向相反的地点，而用语"下游"指与流体流方向相同的地点。用语“前”或“前部”意指在某物的前面，而“后”或“后部”意指在某物的后面。例如，当在流体流方面使用时，前/前部可意指上游，而后/后部可意指下游。
另外，如本文中使用的，用语“径向”或“径向地”指远离共同中心的方向。例如，在涡轮发动机的整个上下文中，径向指沿着射线的方向，该射线在发动机的中心纵向轴线与外部发动机圆周之间延伸。
所有方向引用(例如，径向、轴向、近侧、远侧、上、下、向上、向下、左、右、侧向、前、后、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、向前、向后等)仅用于识别目的，以帮助读者理解本公开，并且不产生限制，特别是关于本文中描述的本公开的方面的位置、方位或用途。连接引用(例如，附接、联接、连接以及连结)将被广义地解释，并且可包括元件的集合之间的中间结构元件和元件之间的相对移动，除非另外指出。就此而言，连接引用不一定推断出两个元件直接地连接并且彼此处于固定关系。示例性附图仅用于图示的目的，并且所附的附图中反映的尺寸、位置、顺序以及相对大小可改变。
单数形式"一"、"一个"和"该"包括复数参照，除非上下文另外清楚地指出。此外，如本文中使用的，用语“成组”或“一组”元件可为任何数量的元件，其包括仅一个元件。
可在本文中遍及说明书和权利要求使用的近似语言应用成修饰可在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下可容许地改变的任何数量表达。因此，由诸如"大约"、"近似"、“大体上”和"大致"的一个或多个用语修饰的值将不限于指定的精确值。在至少一些例子中，近似语言可对应于用于测量值的器具的精度，或用于构造或制造构件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可指在关于单个值、(多个)值范围和/或限定(多个)值范围的端点的1、2、4、5、10、15或20%裕度内。此处和遍及说明书和权利要求，范围限制被组合和/或互换，此类范围被识别并且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。例如，本文中公开的所有范围包括端点，并且端点能够独立地彼此组合。
可在本文中使用的“近侧”不是限制性的，而是用于定位本文中描述的部分的描述词。此外，用语“近侧”意指相比于随后的部分，更接近或更靠近叙述的部分。例如，在壁近侧的第一孔意指第一孔更靠近壁，例如，比第二孔更靠近壁。
参照图1，示出燃气涡轮发动机10，其具有压缩机区段12、燃烧区段14以及涡轮区段16。由风扇20限定的进气口18将空气供应至发动机10的压缩机区段12。进气口18和压缩机区段12被统称为燃气涡轮发动机10的‘冷区段’22，其定位在燃烧区段14上游。压缩机区段12向燃烧区段14提供高压空气。高压空气与燃料混合并且在燃烧区段14中的燃烧室(未示出)中燃烧，以形成热且加压的燃烧气体。热且加压的燃烧气体在从燃气涡轮发动机10排出之前穿过涡轮区段16。在加压气体穿过涡轮区段16的高压涡轮(未示出)和低压涡轮(未示出)时，涡轮从穿过燃气涡轮发动机10的气体流抽取旋转能。压缩机区段12和涡轮区段16可经由轴联接于彼此，以向压缩机区段12供能。低压涡轮可经由轴联接于进气口18的风扇20，以向风扇20供能。
燃气涡轮发动机10可为现代商业和军用航空中常用的涡轮风扇发动机，或者其可为多种其它已知的燃气涡轮发动机，诸如涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机。燃气涡轮发动机10还可具有补燃器，该补燃器在涡轮区段16下游焚烧附加量的燃料，以增加排出气体的速度，并且由此增加推力。
启动器马达或空气涡轮启动器100可经由附件齿轮箱(AGB)102驱动地联接于燃气涡轮发动机10，附件齿轮箱(AGB)102还被称为变速器壳体，示意性地示出为安装于燃气涡轮发动机10。水平传动轴104可从AGB102延伸至传动齿轮箱106。AGB102可联接于燃气涡轮发动机10内的涡轮轴，或者经由径向传动轴(未示出)联接于低压或高压涡轮，该径向传动轴(未示出)从传动齿轮箱106延伸到燃气涡轮发动机10中。
现在参照图2，更详细地示出空气涡轮启动器100。空气涡轮启动器100可包括涡轮壳体108，涡轮壳体108限定入口110和出口112。流动路径114可在入口110与出口112之间延伸，用于将气体流从入口110传送至出口112。涡轮部件116可包括涡轮轴118和从涡轮轴118延伸的多个叶片120。涡轮轴118可轴颈连接在涡轮壳体108内。多个叶片120可设置在流动路径114内，用于沿着流动路径114从气体流可旋转地抽取机械功率。
驱动壳体122可限定齿轮箱124的至少一部分。齿轮系126可设置在齿轮箱124内并且与涡轮轴118驱动地联接。齿轮系126可包括环形齿轮128，并且还可包括任何齿轮组件，该任何齿轮组件包括例如但不限于行星齿轮组件或小齿轮组件。涡轮轴118可以可旋转地安装于齿轮系126，从而允许机械功率从涡轮部件116传递至齿轮系126。涡轮轴118可由一对涡轮轴承130支承。
托架部件131可与齿轮系126驱动地联接。断开器壳体132可限定传动轴组件135，并且包括可旋转地安装于托架部件131的传动轴134。托架部件131中的孔口136可接收传动轴134。托架部件131可由托架轴承138支承。壳体内部140可容纳油，以将润滑和冷却提供至包含在其中的机械部分，诸如齿轮系126、环形齿轮128以及轴承130,138。
离合器142可安装于托架部件131。断开器壳体132联接于离合器142，并且另外，由传动轴承143支承。断开器壳体132由托架部件131驱动，托架部件131继而由齿轮系126驱动，齿轮系126继而由涡轮部件116驱动。离合器142可为任何类型的轴对接部分，其形成转子144，转子144包括涡轮部件116、托架部件131以及断开器壳体132。轴对接部分可通过任何已知的联接方法，其包括但不限于齿轮、花键、离合器机构或它们的组合。
输出轴156可在第一端部164与第二端部166之间延伸。在正常操作期间，输出轴156处于第一位置168，其中第一端部164联接于发动机10。经由非限制性实例，输出轴156可包括第二端部166处的阳螺纹部分158。此外，输出轴156可具有中空部分165，中空部分165在第二端部166处限定唇部167。
中空轴160可设置在传动轴组件135内。中空轴160限定内部部分154，并且在闭合端部174与开启端部176之间延伸。输出轴156的第二端部166可在开启端部176处接收在中空轴160中。输出轴156在第二端部166处可旋转地设置(例如，经由螺纹连接)在中空轴160内。中空轴152可经由花键连接163可旋转地联接于传动组件135。断开器壳体132、中空轴152以及输出轴156全部能够绕着限定中心线(CL)的单一旋转轴线旋转。
断开器组件150可设置在断开器壳体132的至少一部分内。断开器组件150可包括螺纹内部152、第二端部166处的输出轴156的一部分以及固持器170(见图3)。螺纹内部152可限定中空轴160的内部部分154的至少一部分。输出轴156的阳螺纹部分158可接收在中空轴160的开启端部176中。螺纹内部152(为阴螺纹部分162)可与阳螺纹部分158螺纹连接。螺纹内部152连同输出轴156的第二端部和固持器170可限定断开器组件150。
涡轮壳体108和驱动壳体122可通过任何已知的材料和方法形成，该任何已知的材料和方法包括但不限于高强度且轻质的金属(诸如铝、不锈钢、铁或钛)的压铸。限定启动器100的涡轮壳体108和驱动壳体122可以以一厚度形成，该厚度足以提供足够的机械刚度，而没有将不必要的重量添加至整个组件(以及因此，飞行器)。
转子144可由任何已知的材料和方法构成，该任何已知的材料和方法包括但不限于高强度金属合金(诸如包含铝、铁、镍、铬、钛、钨、钒或钼的那些金属合金)的挤压或机加工。涡轮轴118和传动轴134连同限定转子144的任何其它轴的直径可沿着转子144的长度为固定的或变化。直径可变化，以适应不同的大小以及转子与定子的间距。
在操作期间，空气引入到入口110中，沿着空气流动路径114行进，从而引起涡轮部件116的旋转。该旋转实现机械能穿过转子144至AGB102的传递，以及继而经由传动齿轮箱106(见图1)至涡轮10的传递。在启动发动机10时，离合器142可使传动轴134与托架部件131断开连接。
在反向驱动的情况下，离合器142使传动轴134和托架部件131保持接合。当输出轴156驱动传动轴134时，反向驱动事件发生。换句话说，燃气涡轮发动机10内的涡轮旋转可引起相反驱动扭矩或反向驱动，其通过各种连接、传动齿轮箱106至水平传动轴104至AGB102，并且最终经由输出轴156至空气涡轮启动器100。在其中离合器142和托架部件131不可维持从动构件的相反顺序的反向驱动事件中，有益的是，将空气涡轮启动器100与AGB102尽可能快地解除接合。断开器组件150实现与AGB对接部146的平滑且无缝的断开连接。
图3为连接于AGB对接部146的、处于第一位置168的、来自图2的断开器组件150的放大视图。在正常操作条件之下，正常驱动扭矩(T)从处于第一位置168的输出轴156转移至AGB102。
断开器组件150还可包括固持器170。经由非限制性实例，固持器170可为剪切销172。剪切销172可延伸穿过中空轴160到输出轴156中。剪切销172具有基于剪切销172的材料的屈服强度，以及确定剪切力的量的截面面积，例如通过施加至输出轴156的扭矩，该剪切力可施加在中空轴160和输出轴156的对接部处。剪切销172可耐受的剪切力可被称为阈值强度。
剪切销172可具有阈值强度，该阈值强度大于在正常操作条件(例如，图3中的扭矩T)之下发生的强度，并且小于在反向驱动(例如，图5中的扭矩To)期间发生的强度。反向驱动时的超越扭矩(To)大于在正常操作条件之下的扭矩(T)。阈值强度与超越扭矩(To)或相反驱动扭矩有关，使得剪切销172在正常操作期间保持完整，并且在超过预定超越扭矩(To)的反向驱动事件期间切断。
销接收器148可设置在输出轴156内。销接收器148可具有大致“I”形形状并且设置在输出轴内，其中长“I”形部分与中心线(CL)对准。“I”的端部连同长“I”形部分和输出轴156的内壁157可在反向驱动事件中限定用于剪切销172的至少一部分的保持区域159。
保持器178可限定中空轴160的闭合端部174，以及具体而言，螺纹内部152。经由非限制性实例，轴固持特征可为固持夹180，固持夹180可装固于保持器178。固持夹180可为环形的，并且包括至少一个凸起182。中空轴152可终止于环形凹部184。保持器178的至少一部分可接收在环形凹部184中。圆形环状物185可设置在环形凹部184与保持器178之间，以进一步限定闭合端部174。
传动轴组件135可终止于基部部分186，基部部分186与螺纹内部152间隔。波形弹簧188可定位在基部部分186与中空轴160之间，以将基部部分186与中空轴160沿轴向间隔。波形弹簧188可预加载成将中空轴160的至少一部分装固抵靠环形凹部184处的环状物185和保持器178。换句话说，环状物185提供中空轴160与保持器178之间的对接部。因此，波形弹簧188可在传动轴组件135内使中空轴160沿轴向对准，而环状物185经由保持器178使整个中空轴160沿轴向和沿径向对准。基部部分186可包括凹口190，用于接收保持器178的至少一部分。紧固件(经由非限制性实例，螺栓192)可在凹部184处将固持夹180联接于保持器178并且将保持器178联接于传动轴134。螺母194可定位在传动轴134中，用于沿着中心线(CL)接收螺栓192。波形弹簧188、环状物185以及保持器178一起提供输出轴156和AGB对接部146的对准。此外，该布置连同花键连接163提供断开器壳体132内的移动和多功能性，以解决在连接、操作以及其中有必要断开的反向驱动事件期间的振动。
转到图4，示出保持器178的放大透视图。保持器178限定至少一层(经由非限制性实例，第一层196a、第二层196b以及第三层196c)。通孔195可定位在保持器178的中心中，并且当组装时沿着中心线(CL)对准。至少一层可从通孔195展开，以限定具有环形形状的保持器178。换句话说，保持器可在其侧部上成形为像分层蛋糕。至少一层196可限定至少一个接合表面198(经由非限制性实例，第一接合表面198a、第二接合表面198b以及第三接合表面198c)。
参照图3和图4，第一层196a可接收在环形凹部184中，并且第一接合表面198a可构造成与环状物185接合。第二层196b可接收在传动轴组件135中，并且第二接合表面198b可构造成与传动轴组件135的基部部分186接合。第三层196c可接收在凹口190中，并且第三接合表面198c可构造成与传动轴组件135的至少一部分接合。多个接合表面198使得保持器能够维持传动轴组件135、中空轴160以及输出轴156的对准。
图5为断开器组件150的放大视图，其中输出轴156的第一端部164处于第二位置199。输出轴156的第二端部166处的唇部167可与固持夹180的凸起182接合，以便将输出轴156保持在第二位置199。输出轴156沿轴向缩回到螺纹内部152中，以与AGB对接部146断开。第二或分开位置199是输出轴156与AGB对接部146以及继而燃气涡轮发动机10解除接合的地方。空气涡轮启动器100的端部与AGB对接部146之间的距离(d)小于针对用于空气涡轮启动器的典型输出轴的距离。较小距离(d)减少将空气涡轮启动器连接于AGB102所需的空间的量，并且减少材料使用，继而减少空气涡轮启动器100的整体重量。另外，较小距离(d)将减小空气涡轮启动器100的总轴向包络线，这有助于向围绕AGB的其它系统提供更多的设计空间。
唇部167和凸起182可为卡扣配合连接，其防止缩回的输出轴156从螺纹内部152中朝向AGB对接部146行进回来。
在操作期间，当第一端部164处于第一位置168并且输出轴156与AGB对接部146(见图3)接合时，关于空气涡轮启动器100的低于某一水平的超越扭矩(To)将使剪切销172和输出轴156变得被加载。处于或高于某一水平的超越扭矩(To)将使剪切销172和输出轴156变得被完全地加载并满足剪切销172的阈值强度。当满足预定超越扭矩水平(To)时，剪切销172将剪切或断裂，以卸载输出轴156，以便使输出轴156断开，从而使输出轴156缩回到内部部分154中。销接收器148可固持在反向驱动事件期间断裂的剪切销部分172b，以便防止剪切销部分172b到输出轴156的中空部分165中的移动。剩余的剪切销部分172a可停留在保持区域159中。将空气涡轮启动器100与燃气涡轮发动机10断开允许发动机10在反向驱动事件期间以预定的超越扭矩(To)继续起作用。
用于操作空气涡轮启动器100的方法200在图6中的流程图中概述。方法200包括在框202处利用涡轮部件116从气体流抽取机械功率，涡轮部件116继而驱动齿轮系126和离合器142(包括传动轴134)。在框204处，传动轴134和螺纹内部152将力(F)施加至阳螺纹部分158，以使输出轴156旋转，并且将驱动扭矩(T)(见图3)施加至AGB102。在超越扭矩在某一水平以下传输的情况下，离合器142允许超越，并且输出轴156、固持器170以及阴螺纹部分162被加载。
超越扭矩(To)由来自空气涡轮启动器100的拖曳扭矩引起。在正常操作期间，该拖曳扭矩来自于来自转子144的旋转的风阻、轴承138以及来自空气涡轮启动器100中的润滑的粘性剪切。在反向驱动事件期间，超越扭矩来自于所有轴承130,138,143，并且由AGB102放大。拖曳扭矩的该增加使剪切销172剪切。
在反向驱动事件中，在框206处，当超越扭矩(To)达到某一水平时，固持器170停止固持，使得输出轴156远离AGB102沿轴向自旋，直到其与AGB102完全解除接合。在框208处，输出轴156移动到内部部分154中，并且固持成防止输出轴156重新接合于AGB102。
除了以上附图中示出的实施例和构造之外，许多其它可能的实施例和构造通过本公开设想。另外，诸如启动器、AGB或其构件的各种构件的设计和放置可重新布置成使得可实现许多不同的串联构造。
本文中公开的实施例提供断开器，该断开器用于在某一扭矩负载处将输出轴与AGB断开并且继而与发动机断开，以防止整个空气涡轮启动器的反向驱动。与该断开相关联的益处包括降低使损坏的空气涡轮启动器自旋的风险，如果不断开，该风险可对空气涡轮启动器造成附加的损坏。通过断开，仅需要更换保持固持器，并且输出轴复位。这防止在附加损坏的情况下的更昂贵的更换零件。
在并未已经描述的程度上，各种实施例的不同特征和结构可按需要与彼此组合或替换使用。不在所有实施例中示出的该一个特征并不意味着解释为其不可如此示出，而是为了描述简短而这样做。因此，不同实施例的各种特征可按需要混合和匹配来形成新实施例，而不论是否清楚描述新实施例。本文中描述的特征的所有组合或置换由本公开覆盖。
该书面的描述使用实例以描述本文中描述的公开的方面(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本公开的方面(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本公开的方面的可授予专利权的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。
另外的方面由以下条款的主题提供：
一种用于启动发动机的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器包括壳体，其具有在入口与出口之间延伸的空气流动路径；涡轮部件，其定位在所述壳体内，并且具有涡轮轴和从所述涡轮轴延伸的多个叶片，其中所述多个叶片的至少一部分延伸到所述空气流动路径中；传动轴组件，其可操作地联接于所述涡轮部件，并且具有内部部分；输出轴，其在第一端部与第二端部之间延伸，所述输出轴能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，所述第一端部联接于所述发动机，在所述第二位置，所述第二端部设置在所述内部部分内并且所述第一端部与所述发动机分开；以及断开器组件，其包括固持器，当所述输出轴处于所述第一位置时，所述固持器将所述传动轴组件连接于所述输出轴，并且当从所述传动轴组件传输至所述输出轴的驱动扭矩将所述固持器加载至超过扭矩极限时，所述固持器使所述传动轴组件与所述输出轴断开连接，从而使所述输出轴移动到所述第二位置中。
根据任何前述条款所述的空气涡轮启动器，其中所述固持器为剪切销，所述剪切销沿轴向延伸穿过所述输出轴的部分和所述传动轴组件的部分，并且其中，当超越扭矩达到所述扭矩极限时，所述剪切销剪切。
根据任何前述条款所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括定位在所述输出轴内的销接收器。
根据任何前述条款所述的空气涡轮启动器，其中所述输出轴包括所述第二端部处的唇部。
根据任何前述条款所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括设置在所述内部部分内的轴固持特征，其中所述轴固持特征接合所述唇部，以将所述输出轴固持在所述第二位置。
根据任何前述条款所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括设置在所述内部部分内的中空轴，所述中空轴在闭合端部与开启端部之间延伸，具有限定螺纹内部的阴螺纹部分，并且其中，所述输出轴包括阳螺纹部分，并且所述阳螺纹部分和所述阴螺纹部分形成螺纹连接。
根据任何前述条款所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括保持器，所述保持器限定至少一个接合表面，并且具有限定保持器中心线的通孔。
根据任何前述条款所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括紧固件，所述紧固件接收在所述通孔内，以将所述保持器装固于所述中空轴并且限定所述闭合端部。
根据任何前述条款所述的空气涡轮启动器，其中所述中空轴还包括环形凹部，并且所述保持器的所述至少一个接合表面接收在所述凹部内。
根据任何前述条款所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括环状物，所述环状物设置在所述环形凹部与所述至少一个接合表面之间。
根据任何前述条款所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括波形弹簧，所述波形弹簧设置在所述传动轴组件的基部部分与所述中空轴之间。
根据任何前述条款所述的空气涡轮启动器，其中所述波形弹簧将所述中空轴的所述环形凹部的至少一部分预加载抵靠所述环状物。
一种用于将输出轴与发动机断开的断开器组件，其包括：传动轴；中空轴，其具有螺纹内部，并且至少部分地设置在所述传动轴内；输出轴，其在第一端部与第二端部之间延伸，所述第二端部包括可操作地联接于所述中空轴的所述螺纹内部的螺纹外部，所述输出轴能够在第一位置与第二位置之间沿轴向移动；以及固持器，其将所述输出轴选择性地可操作地联接于所述螺纹内部；其中，当驱动扭矩从所述传动轴传输至所述输出轴时，所述固持器不被加载，当超越扭矩在扭矩极限以下传输时，所述固持器被加载，并且当所述超越扭矩达到所述扭矩极限时，所述固持器将所述输出轴的所述第二端部与所述发动机分开，并且所述输出轴从所述第一位置移动至所述第二位置。
根据任何前述条款所述的断开器组件，所述固持器为剪切销，所述剪切销沿轴向延伸穿过所述输出轴的部分和所述传动轴组件的部分，并且其中，当超越扭矩达到所述扭矩极限时，所述剪切销剪切。
根据任何前述条款所述的空气涡轮启动器，其中所述输出轴包括所述第二端部处的唇部。
根据任何前述条款所述的断开器组件，所述断开器组件还包括设置在所述螺纹内部内的轴固持特征，其中所述轴固持特征接合所述唇部，以将所述输出轴装固在所述第二位置。
根据任何前述条款所述的断开器组件，所述断开器组件还包括保持器，所述保持器限定所述螺纹内部的闭合端部，并且具有至少一个接合表面。
根据任何前述条款所述的断开器组件，其中所述中空轴还包括环形凹部，并且所述至少一个接合表面接收在所述环形凹部内。
根据任何前述条款所述的断开器组件，所述断开器组件还包括环状物，所述环状物设置在所述环形凹部与所述至少一个接合表面之间。
根据任何前述条款所述的断开器组件，所述断开器组件还包括波形弹簧，所述波形弹簧设置在所述传动轴组件的基部部分处，以将所述中空轴与所述基部部分间隔，并且其中，所述波形弹簧将所述环形凹部的至少一部分预加载抵靠所述环状物。

Claims (10)

1.一种用于启动发动机的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器包括：
壳体，其具有在入口与出口之间延伸的空气流动路径；
涡轮部件，其定位在所述壳体内，并且具有涡轮轴和从所述涡轮轴延伸的多个叶片，其中所述多个叶片的至少一部分延伸到所述空气流动路径中；
传动轴组件，其可操作地联接于所述涡轮部件，并且具有内部部分；
输出轴，其在第一端部与第二端部之间延伸，所述输出轴能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，所述第一端部联接于所述发动机，在所述第二位置，所述第二端部设置在所述内部部分内并且所述第一端部与所述发动机分开；以及
断开器组件，其包括固持器，当所述输出轴处于所述第一位置时，所述固持器将所述传动轴组件连接于所述输出轴，并且当从所述传动轴组件传输至所述输出轴的驱动扭矩将所述固持器加载至超过扭矩极限时，所述固持器使所述传动轴组件与所述输出轴断开连接，从而使所述输出轴移动到所述第二位置中。
2.根据权利要求1所述的空气涡轮启动器，其中，所述固持器为剪切销，所述剪切销沿轴向延伸穿过所述输出轴的部分和所述传动轴组件的部分，并且其中，当超越扭矩达到所述扭矩极限时，所述剪切销剪切。
3.根据权利要求1所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括定位在所述输出轴内的销接收器。
4.根据权利要求1所述的空气涡轮启动器，其中，所述输出轴包括所述第二端部处的唇部。
5.根据权利要求4所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括设置在所述内部部分内的轴固持特征，其中所述轴固持特征接合所述唇部，以将所述输出轴固持在所述第二位置。
6.根据权利要求1-5中的任何所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括设置在所述内部部分内的中空轴，所述中空轴在闭合端部与开启端部之间延伸，具有限定螺纹内部的阴螺纹部分，并且其中，所述输出轴包括阳螺纹部分，并且所述阳螺纹部分和所述阴螺纹部分形成螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括保持器，所述保持器限定至少一个接合表面，并且具有限定保持器中心线的通孔。
8.根据权利要求7所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括紧固件，所述紧固件接收在所述通孔内，以将所述保持器装固于所述中空轴并且限定所述闭合端部。
9.根据权利要求8所述的空气涡轮启动器，其中，所述中空轴还包括环形凹部，并且所述保持器的所述至少一个接合表面接收在所述凹部内。
10.根据权利要求9所述的空气涡轮启动器，所述空气涡轮启动器还包括环状物，所述环状物设置在所述环形凹部与所述至少一个接合表面之间。
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