包括解耦装置的燃气涡轮机附件传递齿轮箱的制作方法
【专利摘要】燃气涡轮机附件传递齿轮箱，其具有前侧面（12）和与前侧面相反的后侧面（14）以及封闭齿轮箱的其周缘（16），并且其中安装有至少一组齿轮传动装置（18），该齿轮传动装置（18）是由互相啮合在一起的几个齿轮（20）所组成，每个齿轮由中心轴所支承，该中心轴两端中每端由滚动轴承（30a、30b）所保持，以及该中心轴用于联结用于驱动附件（24）的动力轴（24a），该齿轮箱进一步包括安装在所述中心轴和所述动力轴之间解耦所述附件的装置（40、42、44、46、48），该装置由爪形离合器（40）构成，其轴向齿（40b）与所述中心轴的互补齿（20b）配合，所述爪形离合器包括与属于所述动力轴的相应外花键啮合的内花键（40a），并且通过作用于柱塞销（46a）运动的电致动器（46）操作所述解耦装置，该柱塞销（46a）的一端配合所述爪形离合器的外螺旋沟槽（40d）。
【专利说明】包括解耦装置的燃气涡轮机附件传递齿轮箱
[0001]发明的背景
[0002]本发明涉及燃气涡轮机的通常领域，并且更特别地它涉及用于驱动燃气涡轮机的附件的齿轮箱。
[0003]本发明的应用领域是用于飞机或直升机发动机的燃气涡轮机的领域，以及也用于辅助动力设备(APUs)。
[0004]通常，飞机或直升机的燃气涡轮发动机包括齿轮箱，该齿轮箱用于驱动涡轮机多个附件或用于驱动辅助设备，诸如特别地用于产生液压能、用于输送燃料、用于润滑的各种泵，用于产生电力的发电机，例如综合驱动发电机(IDG)和可变频率发电机(VFG)类型等。这种附件齿轮箱通常以缩写AGB被提到。
[0005]在已知的方式中，AGB包括一个或多个齿轮系，每个齿轮系由动力传动轴所驱动旋转的多个齿轮组成，该传动轴联结涡轮机的轴。每个附件通常地安装抵靠齿轮箱的侧面之一，并且包括联结齿轮系的齿轮之一的主动轴。除了该附件的支撑功能外，这些侧面也执行轴承支撑功能、密封功能或实际上润滑功能。当涡轮机运转时，它产生的一部分机械动力获自涡轮机轴，并且通过动力传动轴和齿轮系传递给AGB上所安装的各个附件的主动轴，以驱动它们。
[0006]AGBs的尺寸特别地根据它将要驱动的附件的数量和种类而变化，该附件也引起相当多的悬架。
[0007]当设计AGB时，因此尽可能地减少AGB的总尺寸和重量是重要的。在申请FR09/50617中，通过根据附件单独的尺寸而作用于附件彼此相对的定位，使得这种减少成为可能。然而，还有进一步减少该尺寸的需要，并且通常地增加这种AGB的可靠性。
[0008]发明的目的和概述
[0009]由此，本发明的基本目的是提供一种燃气涡轮机AGB，使得相当大地减少其尺寸成为可能，同时也显著地它的可靠性。
[0010]通过燃气涡轮机AGB达到该目的，该燃气涡轮机AGB具有前侧面和与前侧面相反的后侧面以及具有封闭齿轮箱的周缘，并且其中安装有至少一个齿轮系，该齿轮系是由啮合在一起的多个齿轮所组成，每个齿轮由中心轴所支承，该中心轴两端中每端由各自的滚动轴承所保持，以及该中心轴设计为联结用于驱动附件的主动轴，该AGB的特征在于它进一步包括安装在所述中心轴和所述主动轴之间用于解耦所述附件的解耦装置，该解耦装置由具有轴向齿的爪形离合器构成，该轴向齿与所述中心轴的互补齿配合，所述爪形离合器包括与所述主动轴的相应外凹槽啮合的内凹槽，并且其特征还在于通过作用于柱塞销运动的电致动器控制所述解耦装置，该柱塞销具有与所述爪形离合器中外螺旋沟槽配合的一端。
[0011]通过在AGB中包括解耦附件的功能，附件减少了长度和悬挂重量，因此减少了它们的悬架，由此减少了包括AGB和附件的组件的总尺寸，并且也增加了解耦功能的可靠性。
[0012]所述附件优选地是IDG或VFG。
[0013]有利地，所述主动轴通过两个轴承被支撑在所述中心轴中，并且提供复位弹簧，优选地片弹簧，其首先承靠所述爪形离合器的内沟槽和其次承靠所述主动轴的外侧边缘，这样只要所述柱塞销从所述外螺旋沟槽缩回，就保持爪形离合器在联结位置。
[0014]优选地，所述柱塞销可以具有在AGB外侧延伸的端部，以能够人工地控制所述附件的联结和/或解耦。
[0015]有利地，通过飞行员或由控制模块控制所述电致动器。
[0016]附图的简要说明
[0017]从表示具有非限制特征的实施方式的参考附图所进行的下面说明，本发明的其它特征和优点显而易见。在附图中:
[0018]图1A和IB表示在本发明AGB中VFG解耦装置的结合；和
[0019]图2是现有技术附件齿轮箱的部分截面图。
[0020]本发明的详细描述
[0021]图2是用于航空器发动机的燃气涡轮机的常规附件齿轮箱10的实施例的部分截面图。自然地，本发明同样地很好地应用于直升机发动机燃气涡轮机以及应用于APUs。
[0022]该AGB通常是“香蕉”或“扁豆”形状的基本上矩形的盒子，具有前侧面12和与前侧面相反的后侧面14，以及具有封闭齿轮箱的升高的周缘16，该齿轮箱包括平行于两个侧面延伸的一个或多个齿轮系18。动力传动轴(图中未示出)从涡轮机的轴(也未示出)获取机械动力，用于传递给齿轮系18，该齿轮系18用其最初的两个齿轮20和22表示。
[0023]通过该方式所描述的齿轮系用于驱动从齿轮箱侧面12和14出现、基本上与其垂直的涡轮机的一组不同的附件24、26、28旋转。
[0024]这些附件可以由用于输送电力的发电机构成，其中的一个例子是包括其解耦装置25的VFG24 ;用于在压力下将油输送给发动机和/或输送给其设备或者润滑发动机和/或其设备的油回路中油的液压泵26到28 ;燃料泵；用于将电力输送给发动机的设备的永磁交流发电机；用于起动发动机的起动器；离心式除油器等。每个附件具有安装在齿轮系的齿轮上的主动轴24a到28a，以被旋转驱动；并且更特别地，主动轴的凹槽端插入到支撑齿轮20,22的中心轴的扭矩传递凹槽20a ;22a、22b中。每个中心轴在其两端的每端由各自的滚动轴承30a、30b ;32a、32b所保持。如所示，靠着齿轮箱的不同侧面所安装的两个附件26、28可以具有旋转地联结共有的齿轮22的它们的主动轴。也可以观察到在端部之一处的滚动轴承30b、32b安装在轴承支撑34上，该轴承支撑34不同于前侧面14和通过紧固装置36连接周缘16。
[0025]通常，附件24到28具有不同的旋转速度(在有相同的旋转速度的液压泵26和28的该实施例中除外，因为它们安装在相同的齿轮22上)和不同的体积，因此同样地产生了不同的悬架。然而，这种悬架引起AGB所支持的重量的不平衡分布。
[0026]在本发明中，并且如图1A和IB中所示，提出通过包括用于在AGB中直接地解耦附件的装置25，减少附件的悬架，例如VFG24的悬架，该装置通常形成附件的整体部分。为此，发电机24的主动轴24a不再通过其外凹槽与齿轮20的中心轴的内凹槽20a直接地啮合，而是与具有轴向齿40b的爪形离合器40的内凹槽40a直接地啮合，该轴向齿40b配合齿轮20的中心轴的互补齿20b。主动轴24a通过两个平滑或滚动轴承42a、42b被支撑在齿轮20的中心轴中。提供复位弹簧44，例如片弹簧，首先地承靠爪形离合器的内沟槽40c，其次承靠主动轴的外侧边缘24b，以自动地保持爪形离合器在联结位置。[0027]通过电致动器46移动柱塞销46a来移动爪形离合器40，该柱塞销46a具有与爪形离合器40中螺旋外沟槽40d配合的一端(销的相反的另一端优选地在齿轮箱的外侧延伸)。由飞行员或控制模块48，例如，发电机控制单元(GCU)直接地控制致动器。而且，如在所示的实施例中，致动器也可以支撑滚动轴承30a。
[0028]只要爪形离合器40啮合(图1A)附件，并且特别地VFG24，然后通过动力传动轴以常规方式，由来自于发动机涡轮机轴的AGB的齿轮系18驱动旋转，本发明的AGB的运行就不同于常规的AGB的运行。应该仅仅可以观察到通过缩短附件的长度(悬架)和悬挂的重量，需要由AGB的各个传动部件所支撑的重量也减少了。只有期望的时候才去解耦附件，该附件的运转是不同的。具体地，在该结构中(图1B)，解耦不会发生在附件本身中，而是直接地发生在AGB中，同时G⑶或飞行员(自动控制过程期间)然后作用于致动器46以将柱塞销46a移动到爪形离合器40中的螺旋沟槽中，因此使得爪形离合器移动的足够远，平移松开它的轴向齿和齿轮20的中心轴上齿直接的接触。因为主动轴24a不再由齿轮所驱动,将自然地中断附件的运行。应该观察到这种解耦不需要停止附件的运行，并且可以在其运转时进行。为了使附件返回到其运转中，要满足通过控制致动器46从爪形离合器中的螺旋沟槽缩回柱塞销46a的需要，在复位弹簧44驱动下的这种缩回然后推动爪形离合器朝向中心轴，然后能够使得它们的各自的齿啮合。
[0029]应该观察到因为柱塞销46a有在AGB外侧延伸的一端，所以可以人工地控制附件的解耦或联结，仅仅通过推或拉该端(箭头MP)。
[0030]因此，采用远离附件的附件解耦功能限制了对附件有任何损害的解耦的影响(例如，驱动偏心载荷的轴承的破裂)，这样，由此改进了解耦的稳定性和可靠性。此后，通过在中等温度下运行的同样的机械传动系中放置解耦装置，主要是机械的解耦装置，解耦装置与附件有时高的运行温度间隔。最后，即使解耦失败，进行维修更容易，因为它满足移除其所安装于其上的AGB的侧面以缩回它的需要，而不是必须改变整个附件，如现有技术一样。
[0031]应该观察到尽管上述的说明书参考了 VFG类型的附件(也参考了 IDG类型的附件)，清楚地这种发明可以应用于是线性可替换装置(LRU)的任何附件，而不需要对附件进行任何修改。
【权利要求】
1.一种燃气涡轮机AGB，其具有前侧面(12)和与前侧面相反的后侧面(14)以及具有封闭齿轮箱的周缘(16)，并且其中安装有至少一个齿轮系(18)，该齿轮系(18)是由啮合在一起的多个齿轮(20、22)所组成，每个齿轮由中心轴所支承，该中心轴两端中每端由各自的滚动轴承(30a、30b ;32a、32b)所保持，以及该中心轴设计为联结用于驱动附件(24、26、28)的主动轴(24a、26a、28a)，该AGB的特征在于:它进一步包括安装在所述中心轴和所述主动轴之间用于解耦所述附件的解耦装置(40、42、44、46、48 )，该解耦装置由具有轴向齿(40b )的爪形离合器(40)构成，该轴向齿(40b)与所述中心轴的互补齿(20b)配合，所述爪形离合器包括与所述主动轴的相应外凹槽啮合的内凹槽(40a)，并且通过作用于柱塞销(46a)运动的电致动器(46)控制所述解耦装置，该柱塞销(46a)具有与所述爪形离合器中外螺旋沟槽(40d)配合的一端。
2.根据权利要求1的AGB，其特征在于:所述附件是IDG或VFG。
3.根据权利要求1的AGB，其特征在于:所述主动轴通过两个轴承(42a、42b)被支撑在所述中心轴中。
4.根据权利要求1的AGB，其特征在于:它进一步包括复位弹簧(44)，该复位弹簧(44)首先承靠所述爪形离合器的内沟槽(40c)和其次承靠所述主动轴的外侧边缘(42b)，这样只要所述柱塞销从所述外螺旋沟槽缩回，就保持爪形离合器在联结位置。
5.根据权利要求4的AGB，其特征在于:所述复位弹簧是片弹簧。
6.根据权利要求1的AGB，其特征在于:所述柱塞销具有在AGB外侧延伸的端部，以能够人工地控制所述附件的联结和/或解耦。
7.根据权利要求1的AGB，其特征在于:通过飞行员或由控制模块(48)控制所述电致动器。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求的AGB，其特征在于:所述中心轴在其两端中每端由各自的滚动轴承(30a、30b ;32a、32b)所保持。
【文档编号】F02C7/32GK103703230SQ201280033226
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年7月2日 优先权日:2011年7月4日
【发明者】文森特·埃鲍斯雷曼, 罗曼雷克·弗里茨 申请人:伊斯帕诺-絮扎公司