航空器启动器电动机组合件的制作方法
【专利摘要】提供一种用于启动航空器发动机的航空器启动器电动机组合件，其包括直流电动机、行星齿轮组、内齿圈离合器和启动器适配器。来自齿轮组的恒星齿轮安装到电动机输出轴。内齿圈离合器用于旋转地固定内齿圈或允许内齿圈自由转动。启动器适配器包括蜗杆、弹簧、蜗轮、卷绕弹簧离合器和输出轴。蜗杆驱动蜗轮，所述蜗轮经由卷绕弹簧离合器驱动输出轴。通过使用内齿圈离合器来使内齿圈自由转动，在发动机已经启动后卷绕弹簧离合器可以更容易地解绕并与输出轴分离。
【专利说明】航空器启动器电动机组合件
【技术领域】
[0001]本公开通常涉及航空器启动器电动机组合件的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在一些推进器驱动的航空器中，启动器电动机组合件用于使驱动推进器的活塞式发动机运转。启动器电动机组合件通常构造为提供一定的扭矩和以一定的RPM工作，以成功地启动发动机。然而，多年来已经发现，一些启动器电动机组合件遭受比较短的工作寿命。这导致这种航空器相当高的维护成本，由于启动器电动机和驱动器的意外故障引起的无法预料的不可操作阶段，和在一些情形下损坏航空器的其他部件的可能性。期望至少部分地解决这些问题。
【发明内容】
[0003]在一个方面，提供一种用于启动航空器发动机的航空器启动器电动机组合件。该组合件包括直流电动机、行星齿轮组、内齿圈离合器和启动器适配器。直流电动机具有转子和定子。电刷将电源电连接到转子。转子驱动电动机输出轴。行星齿轮组包括内齿圈、保持多个行星齿轮的行星架和恒星齿轮。恒星齿轮安装到电动机输出轴。内齿圈离合器可控制为处于接合状态以固定内齿圈的角位置，和处于分离状态以允许内齿圈自由转动。启动器适配器包括蜗杆、蜗杆偏移件、蜗轮、卷绕弹簧离合器和适配器输出轴。蜗杆是由行星架驱动的，并驱动蜗轮。蜗杆可在原始位置和扭矩传递位置之间线性地移动，并且通过蜗杆偏移件朝原始位置偏移。由蜗杆在第一蜗杆方向上的旋转引起的到蜗轮的扭矩传递对抗蜗杆偏移件的偏移力将蜗杆驱动到扭矩传递位置。蜗轮可在第一旋转方向上驱动，以使卷绕弹簧离合器进入驱动状态，其中卷绕弹簧离合器可操作地与适配器输出轴接合。适配器输出轴可操作地连接到航空器发动机，并可通过蜗轮旋转用来用曲柄发动航空器发动机。航空器启动器电动机组合件可以以第一模式操作，其中内齿圈离合器处于接合状态并且电动机驱动行星架的旋转。行星架使蜗杆在第一蜗杆方向上旋转以将扭矩从电动机传递到蜗轮，以便在第一旋转方向上驱动蜗轮以使卷绕弹簧离合器进入驱动状态，从而使适配器输出轴旋转，进而用曲柄发动航空器发动机。使内齿圈离合器进入分离状态使得电动机与行星架分离，这又允许蜗杆偏移件朝原始位置驱动蜗杆，这又在与第一方向相反的第二方向上驱动蜗轮的旋转，这又使卷绕弹簧离合器进入非驱动状态，在所述非驱动状态下卷绕弹簧离合器至少部分地与适配器输出轴分离。
[0004]在另一个方面，提供一种用于启动航空器发动机的航空器启动器电动机组合件，其包括直流电动机、启动器适配器和电动机离合器。直流电动机具有转子和定子。电刷将电源电连接到转子，其中所述转子驱动电动机输出轴。启动器适配器包括具有至少四个头(start)的蜗杆、蜗轮、卷绕弹簧离合器和适配器输出轴。蜗杆通过直流电动机驱动，并驱动蜗轮。蜗轮可在第一旋转方向上驱动以使卷绕弹簧离合器进入驱动状态，其中卷绕弹簧离合器可操作地与适配器输出轴接合。适配器输出轴可操作地连接到航空器发动机，并可通过蜗轮旋转用来用曲柄发动航空器发动机。电动机离合器可布置为处于接合状态以允许从直流电动机通过启动器适配器的扭矩传递，和处于分离状态以防止从电动机通过启动器适配器的扭矩传递。航空器启动器电动机组合件可以以第一模式操作，其中电动机离合器处于接合状态，并且电动机在第一蜗杆方向上驱动蜗杆的旋转以将扭矩从电动机传递到蜗轮，以便在第一旋转方向上驱动蜗轮以使卷绕弹簧离合器进入驱动状态，从而使适配器输出轴旋转，进而用曲柄发动航空器发动机。离合器移动到分离状态使电动机与蜗杆分离，这又允许卷绕弹簧离合器在所述卷绕弹簧离合器中的弹簧力的作用下返回到非驱动状态，其中在非驱动状态下卷绕弹簧离合器至少部分地与适配器输出轴分离。卷绕弹簧离合器返回到非驱动状态又在与第一方向相反的第二方向上驱动蜗轮，从而反向驱动蜗杆。
[0005]在又一个方面，提供一种用于启动航空器发动机的航空器启动器电动机组合件，其包括直流电动机、电动机离合器、螺线管、开关以及彼此独立的第一电源和第二电源。直流电动机具有转子和定子。电刷将电源电连接到转子。转子驱动连接到航空器发动机的电动机输出轴以启动航空器发动机。电动机离合器可布置为处于接合状态以允许从直流电动机到发动机的扭矩传递，和可布置为处于分离状态以防止从电动机到发动机的扭矩传递。螺线管包括螺管线圈、可移动构件、第一电接触和第二电接触。螺线管的可移动构件可移动到其中第一电接触连接到第二电接触的接合位置。开关可布置在其中第一电源连接到螺管线圈的第一位置，和可布置在其中第一电源与螺管线圈断开的第二位置。第二电源连接到第一电接触，并且第二电接触连接到直流电动机的电能输入端子。开关移动到第一位置将第一电源连接到螺管线圈以将可移动构件从分离位置驱动到接合位置，以便将第二电源连接到直流电动机以驱动直流电动机；并将电动机离合器移动到接合位置以将扭矩从直流电动机传输到发动机。开关移动到第二位置将第一电源与螺管线圈断开以将可移动构件从接合位置驱动到分离位置，以便将第二电源与直流电动机断开；并将电动机离合器移动到分离位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]参照附图，上述及其他方面会更容易理解，其中:
[0007]图1是根据本发明一个实施方案的航空器发动机和启动器电动机组合件的俯视图；
[0008]图2是以第一模式工作的图1中所示启动器电动机组合件的侧视截面图；
[0009]图2a是图2中所示启动器电动机组合件的一部分的放大截面图；
[0010]图2b是图2中所示启动器电动机组合件的一部分的放大立体图；
[0011]图3是以第二模式工作的图1中所示启动器电动机组合件的侧视截面图；和
[0012]图4是图2中所示启动器电动机组合件的一部分的立体分解图；
[0013]图5A是用作现有技术启动器电动机组合件的一部分的电路的示意图；
[0014]图5B是用作图2中所示启动器电动机组合件的一部分的电路的示意图；
[0015]图5C示出了图5B中处于接合状态下的螺线管。
【具体实施方式】
[0016]图1是航空器启动器电动机组合件10的立体图，航空器启动器电动机组合件10可以用于启动12所示的航空器发动机。发动机12可以是多缸(例如六缸)活塞式发动机，其用于驱动14所示的推进器。参照图2，启动器电动机组合件10包括电动机16、行星齿轮组18、内齿圈离合器20和启动器适配器22。电动机16具有转子24和定子26。可以要求电动机16传送大量扭矩,并且其可以是永磁、电刷式直流电动机。在一个实施方案中，电动机16以24VDC产生约3.3hp，以12VDC产生2.7hp。一组电刷28将电源(例如机载电池30)电连接到转子24。在电动机16工作期间，转子24驱动电动机输出轴32。
[0017]行星齿轮组18包括内齿圈34、保持多个行星齿轮38的行星架36和恒星齿轮40。恒星齿轮40安装到电动机输出轴32，并由电动机输出轴32驱动。行星架36可以以其上具有驱动特征42的齿轮组输出轴41终止。
[0018]内齿圈离合器20可经由控制器43控制为处于接合状态(图2)以固定内齿圈34的角位置，和处于分离状态(图3)以允许内齿圈34自由转动。行星齿轮组18具有相关的纵轴A。
[0019]内齿圈离合器20可以包括例如:包括电磁线圈46和电磁线圈外壳48的电磁线圈组合件44，其上具有第一摩擦表面52的第一摩擦板50，和其上具有第二摩擦表面56的第二摩擦板54。第一摩擦板50旋转地固定，并可以是轴向固定和旋转固定的。在所示的实施方案中，第一摩擦板50形成电磁线圈外壳48的一部分。第二摩擦板54可以是可轴向移动的(例如可滑动的)，但是可以通过如以下进一步描述的摩擦板偏移件58、紧固件57a和57b和支撑件112旋转地连接到内齿圈34。
[0020]电磁线圈46的通电(通过控制器43)使第一摩擦表面52和第二摩擦表面56中的至少一个轴向移动为与第一摩擦表面52和第二摩擦表面56中的另一个接合，以旋转地固定内齿圈34。在所示的特定实施方案中，其中第一摩擦板50是轴向固定和旋转固定的，电磁线圈46的通电使第二摩擦表面56轴向移动为与第一摩擦表面52接合，以旋转地固定内齿圈34。
[0021]在一些实施方案中，电磁线圈46的通电使内齿圈离合器20进入接合状态，电磁线圈46的断电使内齿圈离合器20进入分离状态。图2、2A和2B中58所示的摩擦板偏移件可以任选地提供以使第二摩擦板54脱离与第一摩擦板50的接合。摩擦板偏移件58通过57a所示的第一紧固件在第一选定点(例如在距离轴A(图2)选定半径处120度间隔开的三个点(图2B))处连接到支撑件112。另外，摩擦板偏移件58通过第二紧固件57b在第二选定点(例如120度间隔开(图2B))处连接到第二摩擦板50。第二选定点可以以与第一选定点相同的半径120度间隔开，使得第二紧固件57b与第一紧固件57a相间。紧固件57a和57b可以是任何合适类型的紧固件，例如铆钉、螺栓或其任意组合。摩擦板偏移件58使摩擦板54远离摩擦板50偏移(即脱离与摩擦板50的接合)，使得电磁线圈46的断电使内齿圈离合器20进入分离状态。通过摩擦板偏移件58、紧固件57a和57b以及支撑件112，摩擦板54旋转地连接到内齿圈34。
[0022]在图2C中示出了摩擦板54和摩擦板偏移件58。摩擦板偏移件58显示为具有夸大的翘曲，以说明在摩擦板54已经从支撑件112离开并与摩擦板50接合时其经受的弯曲。如可以看到的，三个紧固件57a(其将摩擦板偏移件58固定到支撑件112(图2C中未示出))与三个紧固件57b (其将摩擦板偏移件58固定到摩擦板54)相间。
[0023]由于所说明的结构，不需要能量来保持内齿圈离合器20处于分离状态，所述分离状态是在除了启动器电动机组合件10正用于启动发动机12时之外的所有条件下其会处于的状态。因此，在不使用离合器20时几乎没有或没有与内齿圈离合器20相关的损失的能量。在一些实施方案中，摩擦板54与摩擦板50间隔开约0.008英寸至约0.010英寸。在一些实施方案中，已经发现需要约1.4Amp来使板50和54到一起。摩擦板50和54的近的间隔部分地由于使它们到一起并保持它们在一起所需的低安培数。近的间隔是可能的，这部分地是因为偏移件58布置在摩擦板54面向远离摩擦板50的59所示的侧面上,而不是布置在摩擦板50和54之间。
[0024]会注意，保持内齿圈34对抗旋转的摩擦力取决于法向力(即表面52和56之间的接合力)、表面52和56之间的摩擦系数和他们接合的面积。通过适当地选择材料和表面加工，会需要相当低的法向力来令人满意地保持内齿圈34。因此，相当低的电流和能耗可以与该布置相关联。已经发现，在使用中，保持内齿圈34固定仅需要8磅的力。
[0025]在一个替代实施方案中，第二板54在电磁线圈46未通电时可以简单地保持轴向浮动，使得其会自发地找到仅稍微与第一板50分隔开的平衡位置而不需要偏移件。
[0026]齿轮组18可以提供任何合适量的齿轮减速。例如，其可以提供约3.8:1(例如3.785:1)的齿轮减速。可以使用任何其他合适的齿轮减速。会注意，保持内齿圈34所需的力在行星齿轮组中相当低，这由于较低的所需力甚至进一步减小保持内齿圈34所需的法向力(和由此的电流和能耗)而在组合件10中是有利的。
[0027]参照图2和2a，启动器适配器22包括蜗杆60、蜗杆偏移件62 (例如压缩弹簧)、蜗轮64、卷绕弹簧离合器66和其上具有末端传动齿轮(final gear) 70的适配器输出轴68。蜗杆60安装在蜗杆轴72上，所述蜗杆轴72具有与齿轮组输出轴41上的驱动特征42相匹配的输入特征74。蜗杆60与蜗杆轴72旋转地固定，但是可沿着蜗杆轴72上的蜗杆轴线Aw轴向(线性地)滑动。蜗杆60通过蜗杆偏移件62在原始位置(图3)和扭矩传递位置(图2)之间偏移。当蜗杆60通过行星架36旋转地驱动时，蜗杆60施加力以使蜗轮64旋转。发动机12(图1)对旋转的阻力可以足够高，使得蜗杆60的旋转不驱动蜗轮64的旋转，而是驱动蜗杆60线性移动离开原始位置(向图2中所示图的右方)，从而使蜗杆偏移件62弯曲(即压缩)。当蜗杆60进一步移动远离原始位置(并朝向扭矩传递位置)时，蜗杆偏移件62的阻力增加。在某一点，蜗杆偏移件62的阻力与使蜗杆60移动离开原始位置的力相匹配，或者蜗杆60到达其行程的末端。无论是哪种情况，一旦其发生，蜗杆60开始驱动蜗轮64的旋转。在该点，蜗杆60可以被说成处于扭矩传递位置。换句话说，在组合件10工作以启动发动机12期间，由蜗杆60在第一旋转方向上的旋转引起的到蜗轮64的扭矩传递对抗蜗杆偏移件62的偏移力将蜗杆60驱动到扭矩传递位置。
[0028]参照图4，蜗杆60可以通过安装在蜗杆轴72的轴槽78中并接合蜗杆60的径向内表面82中的蜗杆槽80的半圆键76之间的接合在蜗杆轴72上可轴向地滑动。
[0029]在所示的实施方案中，蜗杆60可以具有任意合适数量的头。例如，其可以是三头蜗杆。在一些实施方案中，作为替代其可以是两头蜗杆。在一些实施方案中，蜗杆60可以是反向可驱动的。在其他实施方案中，其可以基本上是反向不可驱动的。
[0030]卷绕弹簧离合器66具有第一端部83、第二端部84、径向内表面85和径向外表面86。在第一端部83处，卷绕弹簧离合器66在其上包括将第一端部83连接到蜗轮64的钩特征87(图4)。参照图2，卷绕弹簧66的第一部分88围绕保持蜗轮64的蜗轮卷筒90，第二部分91围绕适配器输出轴68，更具体地围绕适配器输出轴68上的卷绕弹簧接合表面92。
[0031]卷绕弹簧离合器66在驱动状态(图2)下是可定位的，其中其已经向内盘绕以夹紧蜗轮卷筒90和卷绕弹簧接合表面92，使得从蜗轮64到适配器输出轴68发生扭矩传递。卷绕弹簧离合器66在非驱动状态(图3)下也是可定位的，其中其已经向外盘绕，使得其至少部分地与适配器输出轴68充分分离以允许蜗轮64和适配器输出轴68之间的相对移动，而不产生过量的热积累。然而，对于卷绕弹簧离合器66优选地完全与输出轴68分离，使得在蜗轮64和适配器输出轴68之间有充分自由的移动。
[0032]用于启动器适配器22的外壳100 (图4)上的摩擦环98布置为接合卷绕弹簧离合器66在第二端部86附近的径向外表面86和保持第二端部86在卷绕弹簧离合器66处于非驱动状态时是基本上旋转固定的。
[0033]通过摩擦环98保持卷绕弹簧离合器66的第二端部86允许蜗轮64在第一旋转方向(如图4中的D所示)上是可驱动的以使卷绕弹簧离合器66向内盘绕，使得其内表面85夹紧适配器输出轴68上的蜗轮卷筒90和卷绕弹簧接合表面92，从而使卷绕弹簧离合器66进入驱动状态。在该点，卷绕弹簧离合器66可操作地与适配器输出轴68接合。蜗轮64的持续旋转将扭矩从蜗轮64传递到适配器输出轴68。
[0034]卷绕弹簧离合器66可以朝非驱动状态偏移。这允许卷绕弹簧离合器66在驱动蜗轮64的扭矩释放后就返回到非驱动状态。
[0035]卷绕弹簧接合表面92在其上可以具有多个轴向延伸槽102，其用于除去可以在卷绕弹簧离合器66的径向内表面85和卷绕弹簧接合表面92之间积聚的杂物。另外，槽94的边缘有助于从卷绕弹簧离合器66的内表面96清除杂物。另外，槽94有助于在启动器电动机组合件10以第一模式工作期间夹紧卷绕弹簧离合器66。
[0036]适配器输出轴68例如经由适配器输出轴68上的末端传动齿轮70与连接到发动机12上的曲柄轴(未示出)的输入齿轮104的接合可操作地连接到航空器发动机。通过卷绕弹簧离合器66，适配器输出轴68可通过蜗轮64旋转，用来用曲柄发动航空器发动机12以启动航空器发动机。
[0037]为了启动航空器发动机12，航空器启动器电动机组合件10可以以第一模式(图2中所示)操作，其中内齿圈离合器20进入接合状态，电动机16通电并经由恒星齿轮40驱动行星架36的旋转。行星架36又在第一蜗杆方向Dw (图4)上使蜗杆60旋转以将扭矩从电动机16传递到蜗轮64，以便在第一旋转方向D上驱动蜗轮64以使卷绕弹簧离合器66进入驱动状态。这又使适配器输出轴68旋转，以便用曲柄发动航空器发动机12。
[0038]一旦发动机12已经启动，即切断对电动机16的供能，内齿圈离合器20进入分离状态，这使电动机16与行星架36分离。这又将来自电动机16的任何扭矩释放到蜗杆60上，这允许蜗杆偏移件62朝原始位置驱动蜗杆60。该蜗杆60朝原始位置的移动在与第一方向D相反的第二方向上驱动蜗轮64的旋转。这又使卷绕弹簧离合器66进入非驱动状态。
[0039]为了有助于构成适配器22的部件工作和释放，如果需要的话，可以提供到适配器外壳100中和通过适配器外壳100的润滑剂(即油)流。因此，适配器外壳100可以根据需要密封以防止油从其中泄漏。
[0040]参照图2，108 一般所示的套管和轴承可以提供在电动机输出轴32和齿轮组输出轴41之间，在齿轮组输出轴41和用于电磁线圈组合件48的固定支撑体110之间，以及在固定支撑体110与保持内齿圈34和第二摩擦板54的支撑件112之间。
[0041]图2和3中所示的部件之间的间隔可以为了清楚而夸大。如会理解的，这些附图不是按比例的。
[0042]通过提供内齿圈离合器20，已经发现启动器电动机组合件10中对卷绕弹簧离合器66的解绕的阻力的量相当小。相反地，已经发现，在不包括内齿圈离合器20的现有技术构造中，相关卷绕弹簧离合器的解绕遭遇明显的阻力。在一些实例中，该有阻力的扭矩在电动机输出轴处可以高达15英寸磅或更多。当该有阻力的扭矩与利用行星齿轮组发生的齿轮减速结合时，将蜗轮转到第二方向的实际阻力可以是明显的。在这样的情况下，即使使卷绕弹簧离合器与适配器输出轴分离，在受到明显的应力后其也如此，从而缩短电动机启动器组合件的有效寿命。在一些实例中，已经发现卷绕弹簧离合器不完全分离，这导致适配器中明显的热积累。因此，已经发现内齿圈离合器20大大减小适配器22中的热积累和应力，并且与一些现有技术组合件相比延长电动机启动器组合件10的有效寿命。此外,提供这些优点同时消耗非常少的能量。还注意到，根据发动机停止时航空器的发动机中活塞的位置，可以存在发动机的一些反向旋转(由于一些汽缸中的残留压力)。在这种情况下，当卷绕弹簧离合器未适当地与适配器输出轴分离时，现有技术的启动器电动机组合件会受到明显的应力。
[0043]已经发现，现有技术的启动器电动机组合件的问题已经存在了许多年而没有有效的解决方案，并且已经导致部件，例如卷绕弹簧离合器和蜗轮过早损坏的许多实例。
[0044]以上已经注意到，蜗杆60可以是双头蜗杆或三头蜗杆。在另一个实施方案中，蜗杆60可以是四头蜗杆。在这样的实施方案中，上述内齿圈离合器可以由另一离合器替代，其可布置为接合状态以允许从直流电动机16通过启动器适配器22的扭矩传递，和可布置为分离状态以防止从电动机16通过启动器适配器22的扭矩传递。
[0045]一般地，已经发现在一些实施方案中使用具有两个头的蜗杆是有利的，这是因为其提供一定量的齿轮减速和相称量的扭矩增加。这允许使用较小的启动器电动机，其有助于降低成本和重量。然而，已经发现，双头蜗杆具有明显的寄生损失，在60%的范围内，这有效地减少了可用于启动电动机的扭矩的量。此外，双头电动机是不可反向驱动的，这意味着在一些实施方案中重要的是提供蜗杆偏移件62以允许通过蜗轮64移动蜗杆60。然而，在一些实施方案中，已经发现使用四头蜗杆出于一些原因是有利的。由于与双头蜗杆相比四头蜗杆具有降低的齿数比，因此当启动器电动机16用于启动发动机12时，输入齿轮104的RPM更高，这有利于启动发动机12并提供通常更平滑的启动。已经发现，四头蜗杆具有明显减少的寄生损失，例如在20%的范围内，而不是双头蜗杆的60%。因此，使用四头蜗杆在发动机12的输入齿轮104处产生的扭矩的量基本上与使用双头蜗杆产生的扭矩的量相等。此外，四头蜗杆是可反向驱动的。这是明显的，因为当蜗杆偏移件62不正常工作并由于一些原因锁定或在一些实施方案中蜗杆60不能沿轴72线性滑动的情况发生时，如果是四头蜗杆，则蜗轮64在通过反向驱动蜗杆60解绕卷绕弹簧离合器66的推动下仍可以旋转。
[0046]会注意，使用四头蜗杆会使启动器组合件10可使用与内齿圈离合器20不同的其他类型的电动机离合器操作。例如，在这种实施方案中，内齿圈34可以是固定的，而齿轮组输出轴41可以连接到具有连接到蜗杆60的输出件的板式离合器或一些其他合适类型的离合器的输入端。
[0047]本发明的另一方面涉及图5A和5B中所示的电路。图5A中200所示的电路是用于现有技术系统的。在该系统中，有电源201，例如电池。开关202控制电能从电源201到启动器螺线管204的传输。开关202可以是任何合适类型的开关，例如钥匙致动的开关或按键。启动器螺线管204在其中具有可移动构件206，当开关202闭合时其朝前(在图5A所示的图中向下)移动。当可移动构件206朝前移动时，其接合接触208和210，这允许电能从电源201传输到212所示的启动器电动机。另外，可移动构件206具有延伸部214，其在螺线管外壳外部并移动离合器构件(未示出)以在接合位置和分离位置之间驱动离合器构件。当可移动构件206朝前移动使得电能被送到启动器电动机212时，延伸部214将离合器构件移动到接合位置，以便接合控制到航空器发动机的机械能传输的离合器，从而启动发动机。
[0048]当开关202断开时，表示发动机已经启动并且将启动器电动机212与发动机分离是合适的，然而，问题出现了。当开关202断开时，启动器电动机212的转子继续翻转一小段时间直到其由于摩擦和其他磁性阻力而消耗其动能。然而，在该短暂的时间段内，电动机212可以作为发电机，并可以在216所示的电线中产生电流。因为当可移动构件206行进时电线216连接到电线218，所以216中的电流通过电线218传输回去。因为电线218连接到为螺线管204供电的电线220，所以可移动构件206在该短暂瞬间由电动机212的旋转减慢期间逐渐产生的电流保持在行进位置。这是有问题的，因为当发动机发动并逐渐产生其自身能量时，如果发动机在启动器电动机212驱动启动器电动机组合件的部件的同时驱动这些部件，则其会损坏这些部件。因此，重要的是一旦发动机发动就将启动器电动机组合件与发动机快速分离。然而，由于电动机212在旋转减慢期间产生的电流，离合器(未示出)保持接合比期望的时间长的时间，这会导致启动器电动机组合件明显缩短的工作寿命。
[0049]图5B示出了可以与图2中所示的启动器电动机组合件10 —起使用的电路300。如图5B中可以看到的，提供螺线管302，其包括螺管线圈304、可移动构件306、第一电接触308和第二电接触310。可移动构件306可移动到其中第一电接触308(电)连接到第二电接触310的接合位置(图5C)。这可以通过可移动构件306端部上的导电元件312来实现。示出了两个电源，第一电源314和独立于第一电源314的第二电源316。这些电源314和316可以简单地是与共用电池318(例如航空器的电池)相连接的电线。
[0050]电动机离合器如319所示，其可布置为出于接合状态以允许从直流电动机16到发动机12的扭矩传递，和可布置为出于分离状态以防止从电动机16到发动机12的扭矩传递。离合器319可以是内齿圈离合器20，并由此通过将电流通过电线320 (图5B)送到线圈46(图2)来控制。替代地，离合器319可以是会由连接到可移动构件306的延伸构件机械驱动的离合器。
[0051]示出了开关202，其可布置在其中第一电源314连接到螺管线圈304的第一位置(例如按键按下的位置或钥匙转动的位置)，和可布置在其中第一电源314与螺管线圈304断开的第二位置。第二电源316连接到第一电接触308，第二电接触310连接到直流电动机16的电能输入端子322。开关202移动到第一位置将第一电源314连接到螺管线圈304以将可移动构件306从分离位置(图5A)驱动到接合位置(图5B)，以便将第二电源316连接到直流电动机16从而驱动直流电动机16 ;并将电动机离合器319移动到接合位置以将扭矩从直流电动机16传输到发动机12。开关202移动到第二位置将第一电源314与螺管线圈304断开以将可移动构件306从接合位置驱动到分离位置(图5B)，以便将第二电源316与直流电动机16断开；并将电动机离合器319移动到分离位置。
[0052]螺线管302可以是任何合适类型的螺线管，例如线型螺线管，在这种情况下可移动构件306是活塞，或旋转螺线管，在这种情况下可移动构件306绕螺线管轴线枢轴转动。
[0053]为了更清楚，图5B中所示的电路不需要使用蜗杆和蜗轮、卷绕弹簧离合器或图2中所示启动器适配器22的任何其他部件，特别是当存在用于将电动机16与发动机12分离的由电动机离合器319提供的一些装置时更是如此。
[0054]尽管上文描述了一个或更多个特定实施方案，但是会了解，在不脱离本文所附的权利要求的正确范围的条件下，可以对本文所述的实施方案进行修改和变化。
【权利要求】
1.一种用于启动航空器发动机的航空器启动器电动机组合件，包括: 直流电动机，其具有转子和定子，其中电刷将电源电连接到所述转子，并且其中所述转子驱动电动机输出轴； 行星齿轮组，其包括内齿圈、保持多个行星齿轮的行星架和恒星齿轮，其中所述恒星齿轮安装到所述电动机输出轴； 内齿圈离合器，其可控制为处于接合状态以固定所述内齿圈的角位置，和处于分离状态以允许所述内齿圈自由转动；和 启动器适配器，其包括蜗杆、蜗杆偏移件、蜗轮、卷绕弹簧离合器和适配器输出轴，其中所述蜗杆由所述行星架驱动并驱动所述蜗轮，其中所述蜗杆可在原始位置和扭矩传递位置之间线性地移动，并通过所述蜗杆偏移件朝原始位置偏移，其中由所述蜗杆在第一蜗杆方向上的旋转引起的到所述蜗轮的扭矩传递对抗所述蜗杆偏移件的偏移力将所述蜗杆驱动到扭矩传递位置； 其中，所述蜗轮可在第一旋转方向上驱动以使所述卷绕弹簧离合器进入驱动状态，在所述驱动状态下所述卷绕弹簧离合器可操作地与所述适配器输出轴接合，其中，所述适配器输出轴可操作地连接到所述航空器发动机，并可通过所述蜗轮旋转用来用曲柄发动所述航空器发动机， 其中，所述航空器启动器电动机组合件可以以第一模式操作，其中所述内齿圈离合器处于接合状态并且所述电动机驱动所述行星架的旋转，其中，所述行星架使所述蜗杆在第一蜗杆方向上旋转以将扭矩从所述电动机传递到所述蜗轮，以便在所述第一旋转方向上驱动所述蜗轮以使所述卷绕弹簧离合器进入驱动状态，从而使所述适配器输出轴旋转，进而用曲柄发动所述航空器发动机， 其中，使所述内齿圈离合器进入分离状态使所述电动机与所述行星架分离，这又允许所述蜗杆偏移件朝原始位置驱动所述蜗杆，这又在与第一方向相反的第二方向上驱动所述蜗轮的旋转，这又使所述卷绕弹簧离合器进入非驱动状态，在所述非驱动状态下所述卷绕弹簧离合器至少部分地与所述适配器输出轴分离。
2.权利要求1所述的航空器启动器电动机组合件，其中，所述启动器适配器包括摩擦环，所述摩擦环布置为接合所述卷绕弹簧离合器的一部分的径向外表面和保持所述部分在所述卷绕弹簧离合器处于非驱动状态时基本上为旋转固定的。
3.权利要求2所述的航空器启动器电动机组合件，其中，所述卷绕弹簧离合器朝非驱动状态偏移。
4.权利要求1所述的航空器启动器电动机组合件，其中，所述行星齿轮组具有相关的纵轴，其中所述内齿圈离合器包括电磁线圈、旋转固定的第一摩擦表面和旋转连接到所述内齿圈的第二摩擦表面，其中所述电磁线圈的通电使所述第一摩擦表面和所述第二摩擦表面中的至少一个轴向移动到所述第一摩擦表面和所述第二摩擦表面中的另一个以旋转地固定所述内齿圈。
5.权利要求4所述的航空器启动器电动机组合件，其中，所述电磁线圈的通电使所述第二摩擦表面轴向移动为与所述第一摩擦表面接合以旋转地固定所述内齿圈。
6.权利要求5所述的航空器启动器电动机组合件，其中，所述第二摩擦表面位于旋转连接到所述内齿圈但可轴向滑动的板上，其中，所述第一摩擦表面是固定的。
7.权利要求1所述的航空器启动器电动机组合件，其中，所述蜗杆为四头蜗杆。
8.权利要求1所述的航空器启动器电动机组合件，其中，所述恒星齿轮、所述内齿圈和所述行星齿轮配置为提供约3.8:1的齿轮减速。
9.一种用于启动航空器发动机的航空器启动器电动机组合件，包括: 直流电动机，其具有转子和定子，其中电刷将电源电连接到所述转子，并且其中所述转子驱动电动机输出轴； 启动器适配器，其包括具有至少四个头的蜗杆、蜗轮、卷绕弹簧离合器和适配器输出轴，其中所述蜗杆由所述直流电动机驱动并驱动所述蜗轮，其中所述蜗轮可在第一旋转方向上驱动以使所述卷绕弹簧离合器进入驱动状态，在所述驱动状态下所述卷绕弹簧离合器可操作地与所述适配器输出轴接合，其中所述适配器输出轴可操作地连接到所述航空器发动机，并可通过所述蜗轮旋转用来用曲柄发动所述航空器发动机；和 电动机离合器，其可布置为处于接合状态以允许从所述直流电动机通过所述启动器适配器的扭矩传递，和处于分离状态以防止从所述电动机通过所述启动器适配器的扭矩传递， 其中，所述航空器启动器电动机组合件可以以第一模式操作，其中所述电动机离合器处于接合状态并且所述电动机在第一蜗杆方向上驱动所述蜗杆的旋转以将扭矩从所述电动机传递到所述蜗轮，以便在第一旋转方向上驱动所述蜗轮以使所述卷绕弹簧离合器进入驱动状态，从而使所述适配器输出轴旋转，进而用曲柄发动所述航空器发动机， 其中，所述离合器移动到分离状态将所述电动机与所述蜗杆分离，这又允许所述卷绕弹簧离合器在所述卷绕弹簧离合器中的弹簧力的作用下返回到非驱动状态，其中在非驱动状态下所述卷绕弹簧离合器至少部分地与所述适配器输出轴分离，其中所述卷绕弹簧离合器返回到非驱动状态又在与第一方向相反的第二方向上驱动所述蜗轮，从而反向驱动所述蜗杆。
10.权利要求9所述的航空器启动器电动机组合件，其中，所述蜗杆可在原始位置和扭矩传递位置之间线性移动，并通过蜗杆偏移件朝原始位置偏移，其中由所述蜗杆在第一蜗杆方向上的旋转引起的到所述蜗轮的扭矩传递对抗所述蜗杆偏移件的偏移力将所述蜗杆驱动到扭矩传递位置， 其中，所述电动机与所述蜗杆分离，这又允许所述蜗杆偏移件朝原始位置驱动所述蜗杆，这又在第二方向上驱动所述蜗轮的旋转。
11.一种用于启动航空器发动机的航空器启动器电动机组合件，包括: 直流电动机，其具有转子和定子，其中电刷将电源电连接到所述转子，并且其中所述转子驱动连接到所述航空器发动机的电动机输出轴以启动所述航空器发动机； 电动机离合器，其可布置为处于接合状态以允许从所述直流电动机到所述发动机的扭矩传递，和处于分离状态以防止从所述电动机到所述发动机的扭矩传递， 螺线管，其包括螺管线圈、可移动构件、第一电接触和第二电接触，其中所述螺线管的可移动构件可移动到其中所述第一电接触连接到所述第二电接触的接合位置； 第一电源和独立于所述第一电源的第二电源；和 开关，其可布置在其中所述第一电源连接到所述螺管线圈的第一位置，和可布置在其中所述第一电源与所述螺管线圈断开的第二位置， 其中，所述第二电源连接到所述第一电接触，并且所述第二电接触连接到所述直流电动机的电能输入端子， 其中，所述开关移动到第一位置将所述第一电源连接到所述螺管线圈以将所述可移动构件从分离位置驱动到接合位置，以便将所述第二电源连接到所述直流电动机以驱动所述直流电动机；并将所述电动机离合器移动到接合位置以将扭矩从所述直流电动机传输到所述发动机， 其中，所述开关移动到第二位置将所述第一电源与所述螺管线圈断开以将所述可移动构件从接合位置驱动到分离位置，以便将所述第二电源与所述直流电动机断开；并将所述电动机离合器移动到分离位置。
12.权利要求11所述的航空器启动器电动机组合件，其中，所述第一电源和所述第二电源是连接到共用电池的单独的电线。
【文档编号】H02K7/116GK104514661SQ201410524219
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2013年10月4日
【发明者】罗纳德·约翰·纽堡 申请人:978652安大略有限公司加拿大航空制造