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本申请要求了2016年9月9日提交的fr1601331的权益，该申请的全部内容以参见的形式纳入本文。
本发明涉及用于在至少两根轴之间传递旋转运动的装置的领域。
更具体来说，本发明涉及一种机械系统，该机械系统包括在用于传递驱动扭矩的主传动系中的锥齿轮组以及与该锥齿轮组的锥齿轮协作的附加的附属齿轮。
背景技术：
已知的，这种类型的机械系统设计成限制锥齿轮和各齿轮中的每一个的各齿之间的打滑和磨损。为了确保这一效果，对应的旋转轴线必须一定要相对于彼此布置成使得其三根轴线全部地相交在一点处。此外，特别是在以下文献中描述了这种机械系统：de1003597、wo2011/100499以及us6302356。
然而，使得所有三根旋转轴线能够重合对于各齿的直径和/或齿数和/或对于与齿轮组锥齿轮的各齿协作的附属齿轮轴线定向是一种约束。因而无法将传动装置布置成直接具有期望的减速比，并且需要采用额外装置来减小齿轮的转速，和/或可能需要采用额外的角度传动装置，以修改由附属齿轮驱动旋转的传动轴的定向。
这种机械系统具有特别是在总重量和成本方面会是麻烦的大量零件或者机械构件或者部件。
技术实现要素：
因此，本发明的目的是提供一种机械系统，该机械系统使得可以不被上述各限制所影响。这种机械系统因此与本领域技术人员为了设计锥齿轮组所通常采用的理论相悖，但这种机械系统使得可以非常显著地限制重量和成本，但同时又不损害长寿命和可靠性。
因此，本发明提供一种用于在至少两根轴之间传递旋转运动的机械系统，这些轴分别围绕第一轴线和第二轴线可旋转运动，而该第一轴线和第二轴线相交。这种机械系统包括锥齿轮组，该锥齿轮组由具有齿的第一锥齿轮构和具有齿的锥齿轮构成，该第一锥齿轮可围绕第一轴线旋转运动，而锥齿轮可围绕第二轴线旋转运动，第一锥齿轮和锥齿轮的对应各齿适于以互补的方式彼此协作。被称为“动力”齿轮的第一锥齿轮具有呈锥形的第一定义齿节面，而锥齿轮具有呈锥形的第二定义齿节面。
然后，相交的第一轴线和第二轴线相对地定位成在动力齿轮和锥齿轮之间进行啮合期间限定关于动力齿轮的呈锥形的第一工作齿节面以及限定关于锥齿轮的呈锥形的第二工作齿节面，第一和第二工作齿节面分别由布置在第一和第二轴线之间的相交点处的共同顶点s以及由与动力齿轮和锥齿轮的对应节圆中的一个节圆对应的一个圆来限定。按照定义，在这种锥齿轮组的操作期间，这种第一和第二工作齿节面在彼此上滚动而不会打滑。
此外，节圆分别由相切的圆来形成，这些圆还定心于第一和第二轴线上，或者换言之，这些相切的圆内接于分别垂直于第一和第二轴线的平面内。然后，这种节圆具有与动力齿轮的齿数和锥齿轮的齿数之比相等的节径比。
此外，将第一工作齿节面选择成与第一定义齿节面相同，并且将第二工作齿节面选择成与第二定义齿节面相同。
机械系统还包括被称为“附属”齿轮的另一锥齿轮，该附属齿轮具有齿，附属齿轮的齿与锥齿轮的齿啮合，以将旋转运动传递到第三轴，该第三轴可围绕第三轴线旋转运动，附属齿轮具有呈锥形的第三定义齿节面。
该机械系统的特点在于附属齿轮具有第三工作齿节面，该第三工作齿节面由第二和第三轴线获得，第二和第三轴线相对地定位成使得附属齿轮能够与锥齿轮啮合，将附属齿轮的第三工作齿节面选择成与附属齿轮的第三定义齿节面不同，该第三工作齿节面首先由布置在第三轴线和第二轴线之间的相交点处的第三顶点s’限定并且其次由附属齿轮的节圆来限定，该第三顶点s’与共同顶点s间隔开。
换言之，锥齿轮具有两个不同的工作齿节面。第二工作齿节面通过锥齿轮的齿和动力齿轮的齿之间的啮合来限定，而第四工作齿节面通过锥齿轮的齿和附属齿轮的齿之间的啮合来限定。在两种情况下，给定组中的两个工作齿节面在彼此上滚动而不打滑。
此外，附属齿轮围绕其旋转的第三轴线并不与第一和第二轴线相交。如上所述，这种特定结构并不是针对传递最大扭矩最优的，并且因此与当设计具有锥齿轮和附加的附属齿轮二者在内的这种机械系统时本领域技术人员的偏见是相悖的。然而，这种限制并不是麻烦的，因为由经由附属齿轮而驱动进行旋转的构件所消耗的动力比由锥齿轮驱动进行旋转的构件所消耗的动力少得多。例如，由附属齿轮驱动进行旋转的构件所消耗的动力可以小于或者等于由锥齿轮驱动进行旋转的构件所消耗的动力的10％。
固然，动力齿轮、锥齿轮和附属齿轮可具有对应不同的齿数，例如以减少来自机械系统的输出轴的转速，且更准确地是减少在这种机械系统的第一和第三旋转轴线之间的转速。
有利地，第三定义齿节面的锥形形状可以由第四顶点s”和由在第四顶点s”处的定义半角δdef来限定，第三工作齿节面在第三顶点s’处具有工作半角δfonc，定义半角δdef与工作半角δfonc不同。
在此情况下，附属齿轮的第三定义齿节面则与锥齿轮的第二定义齿节面相切。
实践中，定义半角δdef与工作半角δfonc具有差异，该差异具有范围在1°到60°的绝对值。
具体来说，针对绝对值差异的这种值适于优化附属齿轮的角度定位，并且使得可以直接实现减速比，而无需附加的减速构件。
更具体来说，定义半角δdef与工作半角δfonc具有差异，该差异具有范围较佳地在10°到60°的绝对值。
根据本发明的有利特征，附属齿轮的每个齿可具有彼此形状不同的多个横截面，多个横截面布置在相对于第三轴线为基本上垂直定向的对应的截平面p,p'中。因此，截平面p,p'垂直于每个齿沿其延伸的纵向方向定向。
换言之，每个齿的截面形状可以沿其长度变化。这种结构使得具体地可以适应锥齿轮的齿和附属齿轮的齿之间的接触表面的相对定位，特别是根据第二和第三轴线之间的相对定位来进行这种适应。
有利地，附属齿轮的每个齿具有外齿顶面，并且至少在外齿顶面内，每个齿可具有在相对于第三轴线为基本上垂直定向的对应截平面p,p'中测量的齿顶宽e1,e2，这些齿顶宽e1,e2随着测量平面与第四顶点s"之间的变化距离而变化。
换言之，附属齿轮的齿的轮廓可在齿的齿顶面处朝向第四顶点s"渐缩或者扩开。
实践中，第一和第二轴线可以正交。
替代地或者附加地，第二和第三轴线也可以是正交的。
最后，根据本发明的另一有利特征，第一和第三轴线可以是平行的。
具体来说，这种结构可在简化机器或车辆的传动系的设计方面提供优势，该机器或车辆具有用于安装其上用于传递旋转运动的机械系统。
此外，在本发明的第一实施例中，第一、第二和第三轴线可以是共面的。这种结构对于简化用于在各种轴线之间传递旋转运动的传动系设计来说也是有优势的。
在本发明的第二实施例中，第一、第二和第三轴线可以是非共面的。在此情况下，机械传递系统还可以以独特的方式相对于由第一和第三轴线限定的平面来修改第三轴线的角度定向。
因此，本发明还提供了一种飞行器，该飞行器包括至少一个发动机以及用于向飞行器提供推进力和/或升力的至少一个旋翼。
根据本发明，飞行器的特点在于，它包括如上所述的至少一个机械系统，该机械系统用于在发动机(多个)的驱动轴和旋翼(多个)的从动轴之间传递旋转运动。
附图简述
在对借助参照附图的说明所给出的对实施例的以下描述中，将更详细地示出本发明及其优点，在附图中：
图1是装有根据本发明的机械系统的飞行器的立体图；
图2是示出现有技术的机械系统的操作的理论立体图；
图3到5是示出根据本发明的具有共面的各轴线的机械系统的第一实施例的操作的各种理论立体图；
图6是示出根据本发明的机械系统的附属齿轮的各齿的立体细节图；以及
图7是示出根据本发明的具有不共面的各轴线的机械系统的第二实施例的操作的理论立体图。
在一幅以上附图中出现的部件在各幅图中采用相同的附图标记。
具体实施方式
如上所述，本发明设计一种机械系统以及涉及一种装有这种机械系统的飞行器。
如图1中所示，飞行器1可以呈旋翼飞行器的形式，并且可以具有发动机2，诸如内燃机或者实际上是喷气涡轮发动机。发动机2用于驱动驱动轴5的旋转，并且机械系统4用于将旋转运动从驱动轴5传递到从动轴6，其中改变了驱动轴5和从动轴6的对应旋转轴线的角度定向。
然后这种从动轴6可以驱动至少一个旋翼3的旋转，旋翼具有用于向飞行器1提供升力和/或推进力的叶片。有利地，机械系统4还可用于相对于驱动轴5的转速减少从动轴6的转速。
在现有技术中并且如图2中所示，机械系统104可包括锥齿轮组107，该锥齿轮组包括可绕第一轴线111旋转运动的第一锥齿轮112以及可绕第二轴线121旋转运动的锥齿轮122。同样，这种机械系统104还可包括第二锥齿轮132，该第二锥齿轮由锥齿轮122驱动旋转，该第二锥齿轮132可围绕第三轴线131旋转运动。
在这种情况下，使得可以致使第二锥齿轮132的各齿以互补的方式与锥齿轮122的各齿协作的理论要求了这种类型的机械系统104的设计者要使三根轴线111、121和131在顶点s处汇合。
因此，第一锥齿轮112和第二锥齿轮132以及锥齿轮122的对应的各定义齿节面114、134和124则与第一锥齿轮112和第二锥齿轮132以及锥齿轮122的对应的各工作齿节面115、125和135重合。
如图3到5中所示，在第一实施例中，机械传递系统4使得旋转运动能够在第一轴10和第二轴20之间传递。轴10和20围绕对应的彼此相交的第一轴线11和第二轴线21旋转运动。
机械系统4具有锥齿轮组7，该锥齿轮组包括第一锥齿轮12，该第一锥齿轮被称为“动力”齿轮并且具有齿13。然后，这种动力齿轮12可围绕第一轴线11旋转运动。锥齿轮组7然后还具有锥齿轮22，该锥齿轮22具有齿23。该锥齿轮22可围绕第二轴线21旋转运动。
第一动力齿轮12和锥齿轮22的对应各齿13和23可以为直(齿)形状或者螺旋形状，并且它们适于以互补的方式彼此协作。同样，动力齿轮12具有呈锥形的第一定义齿节面14，而锥齿轮22则具有呈锥形的第二定义齿节面24。
然后，相交的第一轴线11和第二轴线21的相对定位使得在动力齿轮12和锥齿轮22之间啮合期间可以关于动力齿轮12限定呈锥形的第一工作齿节面15以及关于锥齿轮22限定呈锥形的第二工作齿节面25。
这种第一工作齿节面15和第二工作齿节面25分别由布置在第一轴线11和第二轴线21之间的相交点处的共同顶点s来限定以及由与动力齿轮12和锥齿轮22的对应的各节圆16和26中的一个所对应的圆来限定。
此外，机械系统4包括第二锥齿轮32，该第二锥齿轮被称为“附属”齿轮，该“附属”齿轮具有与锥齿轮22的齿23啮合的齿33，以将旋转运动传递到第三轴30，该第三轴可围绕第三轴线31旋转运动。在机械系统4的该第一实施例中，这种第一、第二和第三轴线11、21、31布置成相对于彼此为共面的。
如图3中所示，这种附属齿轮32也具有形状为锥形的第三定义齿节面34。这种第三定义齿节面34更具体地为圆锥，该圆锥与关于锥齿轮22的第二定义齿节面24相切。这种第三定义齿节面34具有关于第三轴线31的回转对称性。
此外，并且如图4中所示，这种附属齿轮32具有如下第三工作齿节面35，即该第三工作齿节面由第二和第三轴线21和31获得，这些轴线相对地定位成使得附属齿轮32能够与锥齿轮22啮合。第三轴线31则不再同时与第一轴线11和第二轴线22在顶点s处相交。
因此并且与现有技术不同的是，将附属齿轮32的该第三工作齿节面35选择成与附属齿轮32的第三定义齿节面34不同。该第三工作齿节面35首先由布置在第三轴线31和第二轴线21之间的相交点处的第三顶点s’并且其次由附属齿轮32的节圆36来限定。
第三定义齿节面34也由第四顶点s”以及由在第四顶点s”处的定义半角δdef来限定。此外，第三工作齿节面35在第三顶点s’处具有工作半角δfonc。定义半角δdef与工作半角δfonc则是不同的。定义半角δdef与工作半角δfonc之间的差异的绝对值可以在1°到60°的范围内，并且较佳地在10°到60°的范围内。
如图5中所示，第二轴线21和第三轴线31之间的相对定位则使得在锥齿轮22和附属齿轮32啮合时可以限定关于锥齿轮22的呈锥形的第四工作齿节面25’以及限定关于附属齿轮32的呈锥形的第三工作齿节面35。
该第四工作齿节面25首先由布置在第三轴线31和第二轴线21之间的相交点处的第三顶点s’并且其次由附属齿轮22的节圆26来限定。
锥齿轮的该第四工作齿节面25与第四工作齿节面25’则是不同的。
由此，第三顶点s’与共同的顶点s间隔开一段距离d，距离d位于共同的顶点s和第三顶点s’之间。这种距离d沿第二轴线21定向。
如图6中所示，附属齿轮32的各齿33中的每个齿呈现具有彼此不同形状的多个横截面37和38。这些多个横截面37和38也布置在相对于第三轴线31为基本上垂直定向的对应的截平面p、p’中。
最后，至少在附属齿轮32的各种齿33的齿顶面39的高度处，每个齿33具有在相对于第三轴线31为基本上垂直定向的对应的截平面p、p’中测量的齿顶宽度e1、e2。如所示的，这种齿顶宽度e1、e2可随着截平面p、p’靠近第四顶点s″而减小，以使得可以将附属齿轮32的齿和锥齿轮22的齿23之间的接触面积最优化。
固然，在未示出的另一变型中，齿顶宽度e1、e2则也可以地随着截平面p、p’靠近第四顶点s″而增加。
如图7中所示，机械传递系统4’的第二实施例具有包括动力齿轮12’在内的锥齿轮组7’。然后，这种动力齿轮12’可围绕第一轴线11’旋转运动。该锥齿轮组7’也包括锥齿轮22’。该锥齿轮22’可围绕第二轴线21’旋转运动。
这种机械传递系统4’还包括由锥齿轮22’驱动旋转的附属齿轮32’，这种附属齿轮32’可围绕第三轴线31’旋转运动。
如图所示，第一、第二和第三轴线11'、21'和31'以彼此非共面的方式布置，并且由此允许修改由这种机械系统4’传递的旋转运动的角度定向。
固然，本发明的实施方式还可以有很多变型。尽管描述了若干实施例，但是容易理解，不可能穷举地给出所有可能实施例。当然，可设想用等同装置来替换所述的任何装置，而不超出本发明的范围。