CN1715696A - 可适应大的角度和轴向位移的联结器 - Google Patents

可适应大的角度和轴向位移的联结器 Download PDF

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Abstract

在本发明中，用于将两个速度基本上固定不变的系统或轴(40，41)互相连接的一个连接装置包括两个平行平板(11，12)，它们在其中心区域连接成一体，并形成一个部件(10)。

Description

可适应大的角度和轴向位移的联结器
技术领域
本发明涉及可以适应大的角度和轴向位移的一种连接装置。
本发明的技术领域为制造以基本上固定的速度工作的机械联结器。
背景技术
在许多机械应用中，产生机械动力的系统远离接收器。在直升机中，尾部转子经常离开发动机几米。驱动该转子所需的动力必需由一个所谓的“传动装置”机械地传送至该转子。驱动扭矩可达到或超过1000牛顿米(NM)，转动速度可达到或超过20000转/分(rpm)。
这个距离导致发动机和接收器的几何位置之间分散。发动机和接收器之间的位置分散为制造或在由要工作的系统引起的负荷下的变形的结果(例如，当尾部转子在使用中时，直升机的尾梁)。
发明内容
因此需要提供一种不论发动机和接收器之间的相对偏移或不对准如何，可以传递所需要的动力的传动系统。
本发明的一个目的是要提供一种可以传递大的扭矩，但也可以与该传动装置内的大的轴向和角度位移相适应的机械系统。
该联结器必需寿命长和重量轻。
已知的连接装置的主要缺点为不能适应大的轴向和角度位移，另外，一般这种装置复杂，昂贵和重量重。
本发明的另一个目的是要提供一种至少部分地可改善和/或补救已知的连接装置的缺点的连接装置。
在第一个方面中，本发明提供将围绕一根公共(理论的)的回转轴线转动的两个固定速度的系统或轴连接在一起的一种连接装置，该装置的特征为，它包括两个通过其中心区域接成一体和形成一个部件的两个平行平板。在一个较佳实施例中，该平板(或法兰)由一个轮毂或圆筒或圆形截面的管连接成一体，并与它形成一个单一的部件。
最好，该套筒在其两个轴向末端的每一个具有第一个内径，并在其中心或中间部分上具有比该第一个内径小的第二个内径。另外，最好，该套筒在其中心部分的厚度(在与该平板平行的径向平面中测量的)比在其末端部分的厚度大，这可使在该套筒中的机械应力更均匀，还可使通过该套筒的轴向孔或通道的形状收敛，然后发散。
最好，每一块平板具有至少两个相同的臂，并且具体地说，三个臂围绕着该装置的(和该套筒的)轴线，偏移120°间隔(即成对地有规则地隔开120°)，形成一个均匀的装置。
每一个臂翼象一端固定在轮毂上，可以弹性地和与其他臂独立地变形的一个梁，因此使该连接装置的“补偿”不对准的能力提高。
另外，最好每一块平板和/或每一个臂具有在该套筒附近延伸的第一个(或中心)区域的第一厚度，在其周边末端延伸的第二个(或周边)区域的第二个厚度和在该第一和第二个区域之间延伸的第三个或中间区域中的第三个厚度；第三个厚度比第一个厚度小。在该所述两个区域之间的区域中，平板的厚度连续地变化，以便使在该臂或平板中的机械应力更均匀。
为了使二块平板中的每一块板固定在设置在要连接一起的每一根轴上的相应的法兰上，该连接部件的每一块平板(或法兰或臂)被至少一个穿过所述周边区域的小孔或孔贯穿，并且，所述第二个厚度比所述第三个厚度大，以增强在该孔附近的部分。
在一个优选实施例中每一块平板外形为曲线的等腰三角形或中心在回转轴上的曲线六角形的形式，该平板围绕与该平板垂直和通过该二块平板的两个相应的中心的装置轴线在角度上相互偏移60°。
根据所要求的加载和变形程度，形成该平板的部件和相应的套筒或轮毂优选由金属制成。特别是，由钛或钢或铝合金模制制成。由复合材料制成。
在一个优选实施例中，每一个臂被两个相同的孔贯穿，并且形成一个包围这些孔厚度的区域，该孔的厚度比该臂的中间区域的厚度大。
在本发明的另一方面中，加工一个金属毛坯，以形成包括该平板和该轮毂的一个部件。这种方法不需要焊接，可避免使用的材料特性恶化，从而可以充分发挥在该部件的所有区域中，基础金属的冶金特性。
本发明的联结器安装在两个机械传动件(齿轮或传动轴)之间的界面上，其相对位置可在轴向改变，其振幅为毫米数量级，或在角度方向改变，其振幅为度的数量级。
每一个臂利用可保证相对于相应的机械部件固定的连接件固定。这种涉及该联结器的性质的用于这种连接的工艺不重要。
该联结器的形状被优化，以便能传递大的扭矩，同时承受大的轴向和角度偏移并使重量尽可能轻。
本发明的联结器的扭矩传递能力与现有方式等同或比它更好。本发明可以制造可传递至少500Nm的扭矩，并且可以传递的扭矩与由该平板和套筒(如果有其他部件的话)构成的部分的重量的比大于1500Nm/kg。
另外，在通常的结构中，为了吸收轴向位移，一般该传动装置需要包括一个在一根轴和一个机械齿轮件之间滑动连接。采用本发明的联结器，则不需有滑动连接，因为臂(或叶片)的挠性可用于吸收该传动装置的轴向位移。
因此可以设计设有滑动连接的、只使用位于两个传动轴部分之间和/或轴的一部分和一个机械齿轮件之间的本发明联结器的整个直升机的传动装置。
附图说明
本发明的其他特点和优点在参照附图的以下说明中进行说明。该附图表示本发明的优选实施例，但不是限制性的。
图1为表示根据本发明的一个连接部件的透视图；
图2和图3分别为图1所示部件的横截面图和平面图；图2为图3的II-II的视图；
图4～6表示用于将位于一个公共轴线上和以基本固定速度工作的二根轴或回转系统连接在一起，在使用中的图1～3所示的部件；图4为表示通过连接该部件成一体的二根轴的部分的透视图，图5为表示安装在要连接的一根轴端部的一个紧固法兰的透视图，所述法兰带有可紧固设置在该连接部件每一个臂周边上的孔的紧固件，图6为表示与图4所示的轴末端之间的连接的，在包括该回转公共轴线的平面上的部分示意性截面图。
具体实施方式
特别参见图1～3可看出，部件10包括两个相同薄的辐板或部分11和12，它们在中心区域利用轮毂13联成一体。
该部分11在平面14上延伸，而该部分12在与平面14平行的平面15上延伸。轮毂13被沿着与辐板11和12的平面垂直的轴线17延伸的一个通道或孔16贯通(图2)。
根据在平面图中看时外形形状的不同，该薄的部分11和12可以为平板，法兰等。平板11有三个臂或凸片18，19和20，它们是相同的，并沿着三个在一个平面上轴线21～23延伸，并在轴线17上相交，成对地形成三个120°的角度。
每一个臂被由厚度25的周边部分26包围的两个孔24贯通。这个周边部分26的厚度比中间部分(例如臂20的20a)的厚度27大。靠近该轮毂13延伸的每一个臂的中心部分的厚度28比该臂的中部或中间区域的厚度27大。在这些区域之间，该臂的厚度连续变化。
轮毂13在与平面14和15平行而且与它们等距离的中间平面上的厚度29最大。平面14和15之间的间隔30a和/或薄的部分11和12之间的间隔30优选大约为10～15mm，以避免在轮毂上的机械应力集中。
沿着轴线17穿过轮毂13中心的孔或通道16的直径，从位于平面14和15中的一个上的与所述通道的轴向末端中的一个末端相应的位置，至该两个平面之间的中间位置逐渐减小；这样，所述通道依次一个收敛部分及随之的一个发散部分。
特别如图3所示，每一个臂的外形由一系列圆弧构成，使每一块平板的总体形状为曲线六角形或三角形，这样可以避免或至少是限制机械应力的集中。
参见图4～6可看出，轴的每一端40，41带有一个相应的法兰42，43。每一个法兰容纳三对紧固件44。该紧固件放置在相对于二根轴的公共回转轴线45与孔24的轴线和部件10的轴线17之间的距离相适应的半径上。
另外，两个紧固件44的间隔和直径成对地分别与在该部件10的每一个臂上做出一对孔中的两个孔24的间隔和直径适应。
该部件10固定在两个法兰42和43上，该两个法兰通过端平板中相应的端板彼此相对，其周边部分25用紧固件44夹紧(图4和6)。
每一个紧固件44优选由一个螺钉或一个销子，一个螺母和/或一个垫圈构成。
当由部件10将轴40和41连接在一起，并准备好可作为传动装置工作时，该轴的回转轴线基本上与部件10的对称轴线17一致，但是因为该连接部件10的平板11和12的臂的挠性，在包含在与轴线17和45垂直的平面中的轴线上，可允许角度偏移和不对准。

Claims (14)

1、一种用于将两个基本上速度固定的系统或轴(40，41)互相连接的连接装置，该装置包括两个在其中心区域连接成一体的平行平板(11，12)，该两个平板由圆形截面且与该部件(10)一体形成的套筒或轮毂(13)连接成一体，该装置的特征为，每一个平板具有至少两个臂，并且这些平板围绕着与这些平板垂直且通过其中心的轴线(17)，在角度方向偏移。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该套筒在其两个轴向末端具有第一个内径，并在其中心或中间部分上具有比该第一个内径小的第二个内径。
3、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该轮毂(13)的中心被沿着轴线(17)延伸的一个孔或通道(16)贯通，并且其直径从轴向末端位置至中间位置减小，因此，该通道依次具有一个收敛部分以及随之的一个发散部分。
4、根据权利要求1～3中任何一项所述的装置，其特征在于，每一块平板具有三个相同的臂(18，19，20)，这三个臂围绕与这些平板垂直且通过这些平板中心的轴线(17)，以120°间隔开。
5、根据权利要求1～4中任何一项所述的装置，其特征在于，每一块平板和/或每一个臂具有在中心区域的第一个厚度(28)，在周边区域的第二个厚度(25)和在该第一和第二个区域之间延伸的中间区域中的第三个厚度(27)，第三个厚度比第一个厚度小。
6、根据权利求5所述的装置，其特征在于，在该第一个区域和第三个区域之间的区域中，每一块平板的厚度连续地变化。
7、根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，每一块平板或壁被至少在其周边区域中的至少一个小孔或孔(24)贯通，并且所述第二个厚度比所述第三个厚度大。
8、根据权利要求1～7中任何一项所述的装置，其特征在于，每一块平板外形为曲线的等腰三角形或曲线六角形的形式，该平板轮流(in rotation)围绕与该平板垂直且通过其中心的轴线(17)偏移60°。
9、根据权利要求1～8中任何一项所述的装置，其特征在于，形成该平板的部件和相应的套筒或轮毂由金属制成。
10、根据权利要求9所述的装置，其特征在于，形成该平板的部件和相应的轮毂或套筒由钛、钢或铝合金制成。
11、根据权利要求1-8中任何一项所述的装置，其特征在于，形成该平板的部件和相应的轮毂或套筒由复合材料制成。
12、根据权利要求1-11中任何一项所述的装置，其特征在于，它由模制制成。
13、一种制造根据权利要求1-10中任何一项所述装置的方法，其特征在于，包括二块平板的部件通过机械加工一个金属毛坯制成。
14、一种用于在回转翼飞机的转子和转子驱动电机之间传递动力的机械系统，其特征在于，该系统包括根据权利要求1-12中任何一项所述的装置。
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