CN107406147A - 具有两条中间传动线路的减速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其用于涡轮发动机的具有两条中间传动线路(4，5)的减速器，该减速器包括输入线路(2)和输出线路(3)，该输出线路由输入线路利用所述中间线路来驱动，所述中间线路与输入线路(2)的旋转轴线(B)大致平行，所述减速器进一步包括用于在中间线路(4，5)之间分配负载的装置，其特征在于，所述分配装置包括小齿轮(7)，该小齿轮被刚性连接到输入线路的轴(6)，输入线路沿所述轴线(B)可平移移动并且包括具有螺旋形外齿的两个圈(7a，7b)，这两个圈的螺旋线沿相反的方向被定向，每个圈分别与中间线路(4，5)的小齿轮(12，13)配合。本发明还涉及一种包括这种减速器的涡轮发动机，以及涉及一种用于在这种减速器中分配负载的方法。

Description

具有两条中间传动线路的减速器

技术领域

本发明涉及一种具有两条中间传动线路的尤其用于涡轮发动机的减速器。

背景技术

涡轮发动机可包括一个或多个机械减速器。这尤其是在涡轮螺旋桨发动机的情况下，涡轮轴通过减速器来使该涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨进行旋转。

存在数种类型的减速器，诸如周转轮系减速器、链条减速器、蜗杆减速器、以及具有中间传动线路的减速器等。本发明主要涉及一种具有中间传动线路的减速器(也被称为复合减速器)。

在当前的技术中，这种类型的减速器包括输入线路以及被输入线路通过两条中间传动线路驱动的输出线路。由输入线路传输的动力在被传递到输出线路之前被在中间线路之间派分。中间传动线路是平行的并且通常各自包括轴，该轴对与输入线路啮合的输入小齿轮以及与输出线路啮合的输出小齿轮进行支承。通过改变不同的小齿轮的齿的数量，可以得到输入线路和输出线路之间的减速比。该架构使得能够在有限的空间里进行显著的减速并且具有受控的质量。

根据定义，这种类型的减速器是超静定系统。在没有任何特定的布置的情况下，一中间线路可传递发动机的大部分动力，而另一中间线路几乎不传递动力。

发明内容

本发明尤其提出了将用于分配负载的装置结合到这种类型的减速器，以便更接近于在两条中间线路之间相等地分配动力。

具体地，本发明由尤其用于涡轮发动机的具有两条中间传动线路的减速器来实现，该减速器包括输入线路和输出线路，该输出线路由输入线路利用所述中间线路来驱动，所述中间线路与输入线路的旋转轴线大致平行，所述减速器进一步包括用于在中间线路之间分配负载的装置，其特征在于，所述分配装置包括小齿轮，该小齿轮被刚性连接到输入线路的轴，输入线路沿所述轴线可平移移动并且包括具有螺旋形外齿的两个圈，这两个圈的螺旋线沿相反的方向被定向，每个圈分别与中间线路的小齿轮配合。

以已知的方式，由具有螺旋形齿的齿轮单元进行的转矩传输产生轴向力，该轴向力大致与被传递的转矩成比例。两个圈的齿的螺旋线沿相反的方向被定向，并且由中间线路施加在输入线路上的轴向力分别沿相反的方向。由这些轴向力引起的力使输入线路朝向次级线路的小齿轮移动，最小的转矩被传输到该次级线路。沿与最小的力相反的方向实施的该移动重新平衡了所讨论的中间线路的游隙并且重新平衡了被传输的转矩。以这种方式，小齿轮在与输入线路相同的时刻进行的轴向移动自动地重新平衡了被传输到中间线路的转矩。

根据本发明的可共同采用或单独地采用的不同变型：

-被连接到中间线路的所述小齿轮被可平移地固定成与轴线平行；

-具有螺旋形外齿的两个圈具有有着倾斜角度的螺旋结构(helix)，该倾斜角度的绝对值大致相等；

-具有螺旋形外齿的两个圈具有相同的直径；

-具有螺旋形外齿的两个圈被接合以形成锯齿形；

-具有螺旋形外齿的两个圈沿旋转轴线具有大致相同的延伸度；小齿轮的轴向延伸度使得仅一个元件能够发生移动，以便提供简单、有效并且稳定的解决方案；

-具有螺旋形外齿的每个圈的螺旋结构被定向成使得在转矩的传输期间，被连接到相应的中间线路的小齿轮在所述圈上沿具有螺旋形外齿的另一圈的方向施加一轴向力。

本发明还涉及一种包括至少一个这种减速器的涡轮发动机。

本发明还涉及一种尤其在涡轮发动机中利用减速器来传输旋转转矩的方法，该减速器包括输入线路、两条中间传动线路以及输出线路，该输出线路由输入线路利用所述中间线路来驱动，中间线路大致与输入线路的旋转轴线平行，该方法在于沿所述轴线调整输入线路的轴向位置，以使两条中间线路之间的负载变得均衡。优选地，对输入线路的轴向位置的调整由减速器自动地实施，并且该调整是由于使由输入线路传输到每条中间线路的转矩的变得均衡而引起的。

附图说明

通过阅读以非限制性示例的方式参照附图给出的以下说明，本发明将被更好地理解，并且本发明的其它细节、特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1为具有两条中间传动线路的减速器的非常示意性的侧视图，

图2为具有两条中间传动线路的减速器的非常示意性的正视图，

图3和图4为根据本发明的上述类型的减速器的示意性局部视图和俯视图，图3示出了中间线路之间的负载的不均匀分布，并且图4示出了中间线路之间的负载的均匀分布，以及

图5为根据本发明的配备有用于分配负载的装置的输入线路的非常示意性的轴向截面半视图。

具体实施方式

图1非常示意性地示出了具有两条中间传动线路的减速器1，所述减速器1主要包括四个部分：输入线路2、输出线路3以及两条中间传动线路4、5，这两条中间传动线路由输入线路2驱动，并且转而对输出线路3进行驱动。

减速器1的不同部分2、3、4、5通常被安装在减速器的壳体(这里未示出)中，所述壳体包括第一开口和第二开口，该第一开口用于使输入线路2通过并例如使该输入线路连接到涡轮发动机的第一元件，该第二开口用于使输出线路3通过并使该输出线路连接到涡轮发动机的第二元件。第一元件例如是涡轮发动机的涡轮轴，并且第二元件是在所述发动机是涡轮螺旋桨发动机时用于对所述涡轮发动机的螺旋桨进行驱动的轴。

输入线路2包括对具有外齿的小齿轮7进行支承的轴6。小齿轮7和轴6是同轴的并且围绕被标记为B的同一轴线旋转。在所示的示例中，小齿轮和轴被涡轮发动机轴沿逆时针的旋转方向Ω驱动。

输出线路3包括对具有外齿的小齿轮9进行支承的轴8。小齿轮9和轴8是同轴的并且围绕被标记为A的同一轴线旋转。在这种情况下，该小齿轮和轴沿与输入线路2的小齿轮7和轴6相同的旋转方向U但以不同的速度进行旋转。

输入线路和输出线路2、3是平行的。因此其旋转轴线B、A是平行的。

中间传动线路4、5大致平行。每条线路4、5包括在第一端部处支承输入小齿轮12、13并在第二端部处支承输出小齿轮14、15的轴10、11。输出小齿轮14、15与输出线路3的小齿轮9啮合。输入小齿轮12、13与输入线路2的小齿轮7啮合。小齿轮12、13、14、15具有外齿。每个轴10、11及其小齿轮12、13、14、15是同轴的并且围绕被标记为C、D的同一轴线旋转，该轴线C、D与轴线A和B平行。它们沿与输入线路2的轴6的旋转方向Ω相反的旋转方向旋转。在这种情况下，它们的旋转速度大致相同，小齿轮13、14具有分别与具有小齿轮7上的螺旋形外齿的相应的圈7a、7b的相同的直径比。

如上文所说明的，这种类型的减速器1是一种超静定系统，并且例如为10的中间线路可传递发动机的大部分动力，而另一中间线路11几乎不传递功率。这种动力或负载的不理想分配可能是由于齿轮单元之间的游隙。例如，如在图2中可看到的，尽管小齿轮14、15在点G、H处与小齿轮9接触，并且中间线路4中的一条的小齿轮12在点E处与小齿轮7接触，但难以保证小齿轮7和另一中间线路5的小齿轮13之间在F处没有游隙。

本发明对该问题提出了下述解决方案：为减速器1配备用于在中间线路4、5之间分配负载的装置。

本发明的一般原理在图3和图4中示出。根据本发明，小齿轮7包括具有螺旋形外齿的第一圈和第二圈7a、7b以及作为旋转轴线的轴线B，每个圈分别与中间线路10、11的小齿轮12、13啮合，所述线路在附图中分别位于左侧和右侧。另外，两个圈7a、7b的齿的螺旋线的缠绕方向是相反的。

在这种情况下，具有螺旋形齿的两个圈环7a、7b是圆筒形的，换言之，齿被形成在圆筒件上。另外，具有齿的两个圈7a、7b具有相同的直径。因此，不需要使中间线路的小齿轮或中间线路进行轴向移动来使得能够与中间线路的小齿轮的齿接触。

中间线路4、5的小齿轮12、13也具有螺旋形外齿，螺旋结构的缠绕方向和螺距适合于与具有螺旋形齿的相应的圈7a、7b配合。

以已知的方式，具有螺旋形齿的齿轮单元的运行产生轴向力，该轴向力以大致与被传递的转矩成比例的方式变化。在所示的示例中，参照图3，对于轴6的对应于图1中所标示的旋转方向的旋转方向Ω，转矩传输到左侧的中间传动线路4产生了轴向力f1，该轴向力指向上方并被施加在第一圈7a与小齿轮12接触的区域E中，而转矩传输到右侧的中间传动线路5产生了轴向力f2，该轴向力指向下方并被施加在第二圈7b与小齿轮13接触的区域F中。

根据本发明的在图4中示出的第二方面，在这种情况下，小齿轮7相对于减速器1的壳体(未示出)能够沿输入线路2的轴线B移动。至于中间线路4、5的小齿轮12、13，它们相对于壳体被固定。在所示的示例中，小齿轮7被刚性地连接到轴6，并且被轴向地放置在小齿轮7的两侧的轴承16、17将轴6保持为被定心在输入线路的轴线B上，同时使得该轴能够轴向地移动。

例如，参照图5，每个轴承16、17的内圈18a、18b被刚性地连接到轴6，而外圈19a、19b相对于壳体(未示出)被固定。举例来说，外圈19a、19b是光滑的，并且优选地为滚子20a、20b的滚动元件使得内圈18a、18b能够通过在外圈19a、19b中轴向滑动来进行轴向移动。

为了传输减速器的输入线路2的转矩，轴6的端部例如包括被接合在凹槽22中的凹槽21，该凹槽与用于将减速器1的输入线路2连接到涡轮轴(未示出)的套管23互补。凹槽还使得小齿轮7能够相对于涡轮轴移动。该轴向自由性还可由附加的柔性元件来确保。

参照图3，如果中间线路中的一条，例如左侧线路4，具有较大的负载，这意味着穿过所述中间线路4的转矩大于另一中间线路5上的转矩，并且因此，由左侧中间线路4在输入线路2的小齿轮7上产生的力f1大于由右侧中间线路5产生的力f2。这样产生了一轴向合力，该轴向合力被定向为向上并且被施加到输入线路2的小齿轮7，并且这使得输入线路2沿最小转矩被施加在其上的右侧小齿轮13的方向轴向向上移动。

该移动使得能够重新平衡输入线路的区域中的游隙。在所示的示例中，如果由右侧中间线路5的小齿轮13施加的力f2小于左侧中间线路4的力，那么输入线路2的小齿轮7将向上移动，并且因此使第二螺旋形圈7a的齿压靠右侧小齿轮13的齿，使得小齿轮7能够将更大的转矩传输到右侧的中间线路5。参照图4，在平衡状态下，小齿轮7上的力f1’、f2’由于中间线路4、5上的转矩而相互抵消，这意味着被传输到中间线路4、5的转矩是相等的。

在所示的示例中，输入线路的小齿轮7的圈7a、7b彼此轴向地相距一定的距离，并且所述圈的齿具有大致相同的轴向延伸度。然而，该示例不是限制性的。尤其是具有螺旋形齿的两个圈可被接合并且因此在输入小齿轮7上形成单一一组呈锯齿形的齿。中间线路4、5的小齿轮12、13相对于具有齿的圈7a、7b还可轻微地偏移和/或可以轴向地变窄，以这种方式使得输入线路2的移动不会使该小齿轮12、13与具有齿的同另一中间线路的小齿轮配合的圈7b、7b发生接触。

根据本发明的另一优点，如在图4中可看到的，轴向力f1、f2的施力点E、F被轴向地偏移。因此，该轴向力沿与输入线路2的轴线B垂直的轴线产生转矩。由所述转矩产生的力在轴承17、18的区域中被获取，并且这使得能够对滚动轴承进行加载。因此，避免了与在轴承17、18中滑动的滚动元件有关的问题。

所示的示例性实施方式是非限制性的，尤其是关于在分配负载的过程中所涉及到的小齿轮7、12、13的几何特征，以及关于由输入线路2传输到每条中间线路4、5的转矩的比。该示例示出了用于利用复合类型的减速器(1)来传输旋转转矩的方法，该方法在于调整输入线路(2)的轴向位置以使两条中间线路(4，5)之间的负载均衡。以这种方法，输入线路2的轴向移动d由使得由输入线路(2)传输到每条中间线路(4，5)的转矩均衡而引起。这尤其由于下述原因而能够实现：存在由每条中间线路(4，5)施加在输入线路(2)上的轴向力(f1，f2)，该轴向力随着转矩而增大，该转矩被传输并且对于每条中间线路分别被不同地定向，而所述被传输的转矩随着输入线路(2)的沿与所述轴向力(f1，f2)相反的方向的轴向移动增大。

Claims (10)

1.具有两条中间传动线路(4，5)的减速器(1)，所述减速器尤其用于涡轮发动机，所述减速器包括输入线路(2)和输出线路(3)，所述输出线路由所述输入线路利用所述中间线路来驱动，所述中间线路与所述输入线路(2)的旋转轴线(B)大致平行，所述减速器进一步包括所述中间线路(4，5)之间的分配负载装置，其特征在于，所述分配装置包括小齿轮(7)，所述小齿轮被刚性连接到所述输入线路的轴(6)，所述输入线路能够沿所述轴线(B)平移移动并且包括具有螺旋形外齿的两个圈(7a，7b)，所述两个圈的螺旋线沿相反的方向被定向，每个圈分别与中间线路(4，5)的小齿轮(12，13)配合。

2.根据权利要求1所述的减速器(1)，其中，被连接到所述中间线路(4，5)的所述小齿轮(12，13)被能够平移地固定成与所述轴线(B)平行。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的减速器(1)，其中，具有螺旋形外齿的两个圈(7a，7b)具有有着倾斜角度的螺旋结构，所述倾斜角度的绝对值大致相等。

4.根据前述权利要求中任一项所述的减速器(1)，其中，所述具有螺旋形外齿的两个圈(7a，7b)具有相同的直径。

5.根据权利要求4所述的减速器(1)，其中，所述具有螺旋形外齿的两个圈(7a，7b)被接合以形成锯齿形。

6.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，其中，所述具有螺旋形外齿的两个圈(7a，7b)沿所述旋转轴线(B)具有大致相同的延伸度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，其中，所述具有螺旋形外齿的每个圈(7a，7b)的螺旋结构被设计成使得在转矩的传输期间，被连接到相应的中间线路的所述小齿轮(12，13)在所述圈上沿具有螺旋形外齿的另一圈(7b，7a)的方向施加轴向力(f1，f2)。

8.涡轮发动机，其特征在于，所述涡轮发动机包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的减速器(1)。

9.用于传输旋转转矩的方法，所述方法尤其是在涡轮发动机中利用减速器(1)来传输旋转转矩，所述减速器包括输入线路(2)、两条中间传动线路(4，5)以及输出线路(3)，所述输出线路由所述输入线路利用所述中间线路来驱动，所述中间线路(4，5)与所述输入线路(2)的旋转轴线(B)大致平行，所述方法在于沿所述轴线(B)调整所述输入线路(2)的轴向位置，以使所述两条中间线路(4，5)之间的负载变得均衡。

10.根据权利要求9所述的用于传输旋转转矩的方法，其中，对所述输入线路(2)的轴向位置的调整由所述减速器(1)自动地实施，并且该调整是由于使由所述输入线路(2)分别传输到所述中间线路(4，5)的转矩变得均衡而引起的。