包括自动地启动的定中心元件的用于飞行器的涡轮轴发动机的制作方法

本发明涉及用于飞行器的涡轮轴发动机，尤其是包括自由涡轮的涡轮轴发动机，所述自由涡轮的轴承中的一个移动至减速齿轮箱中。

背景技术：

已知的是，涡轮轴发动机包括气体发生器和自由涡轮，自由涡轮装配至被称为动力轴的轴。该动力轴被构造成使得其能够被机械地连接至减速齿轮箱。该减速齿轮箱例如在直升机的情况下是连接至直升机的旋翼的动力传输齿轮箱。当自由涡轮的动力轴与减速齿轮箱机械地连接时，动力轴的动力传输至动力传输齿轮箱，这使得能够驱动直升机的旋翼旋转。

自由涡轮驱动自由涡轮的动力轴旋转，这接收由气体发生器产生的气体并降低气体发生器的压力，使得所接收的气体的动能转化为由动力轴回收的机械能。

因此，动力轴包括两端：被称为动力端的一端，其被构造成连接至减速齿轮箱；和相对的端，被称为自由端，其通常带有自由涡轮的叶片。

此外，目前的趋势是设计可以被直接装配至减速齿轮箱中的涡轮轴发动机。可以一体化的这种涡轮轴发动机被构造成使得其可以被直接安装在减速齿轮箱上并由该减速齿轮箱保持。因此，动力轴与减速齿轮箱之间的机械连接是嵌入式连接。该嵌入可以是竖直的、水平的或倾斜的。该功能性使得能够显著节约飞行器的整个驱动系统的质量。可以一体化的涡轮轴发动机还具有这样的优点：其可以没有困难地从减速齿轮箱被移除，例如用于对涡轮轴发动机的维护操作。

在上下文中，意图将动力轴的动力端的轴承直接移动至减速齿轮箱中。该特定布置使得由涡轮轴发动机和减速齿轮箱构成的驱动系统的轴向长度最小化。此外，发动机与减速齿轮箱之间的连接通过传输系统的去除而简化，所述传输系统为常平架和“偏转器”或“本迪克斯(bendix)”式系统。

在减速齿轮箱中动力轴的动力端的轴承的布置所导致的一个技术问题是当动力轴未装配至减速齿轮箱中时，动力轴不再由其动力轴承容置。因此，在涡轮发动机未装配至减速齿轮箱中的所有情况下，例如，在涡轮轴发动机从制造或维护地点运输至将涡轮轴发动机装配至飞行器的地点期间、在涡轮轴发动机的储存期间等，存在涡轮轴发动机的密封系统和滚动轴承通过轴的径向振荡而受损的风险。例如，轴的径向振荡可对具有碳环或唇形密封件的动力密封式密封系统产生损坏。在由空气系统供给的复杂密封件的情况下，不存在容置部也可能导致转子-定子接触，例如通过在与未被容置的动力轴径向接触中复杂的齿之间的接触。

发明目的

本发明的目的是在本发明的至少一个实施例中提供解决了现有技术的涡轮轴发动机所面对的技术问题中的至少一些的涡轮轴发动机。

本发明的目的还在于在本发明的至少一个实施例中提供涡轮轴发动机，所述涡轮轴发动机可以被装配至减速齿轮箱中，并且包括在涡轮轴发动机与减速齿轮箱机械地分开时不太可能遭受对其密封系统和/或滚动轴承的损坏。

本发明的目的还在于在至少一个实施例中提供嵌入式涡轮轴发动机，所述嵌入式涡轮轴发动机使得包括在涡轮轴发动机与减速齿轮箱机械地分开时能够容置动力轴的动力端的轴承。

本发明的目的还在于在至少一个实施例中提供飞行器，尤其是直升机，其配置有至少一个本发明的涡轮轴发动机。

技术实现要素：

为此，本发明涉及涡轮轴发动机，该涡轮轴发动机包括壳体，壳体中布置有气体发生器和自由涡轮，自由涡轮被装配至动力轴，动力轴被构造成使得能够被机械地连接至减速齿轮箱/从减速齿轮箱解除连接。

本发明的涡轮轴发动机的特征在于，其包括至少一个定中心元件，该定中心元件能够在被称为启动位置的位置与被称为被动位置的位置之间移动，在启动位置，定中心元件构成所述动力轴的轴承，并且所述启动位置对应于所述动力轴与所述减速齿轮箱之间的机械解除连接，在被动位置，定中心元件与所述动力轴间隔开，并且所述被动位置对应于所述动力轴与所述减速齿轮箱之间的机械连接。

因此，本发明的涡轮轴发动机配置有适于被放置在启动位置的可移动的定中心元件，在启动位置，定中心元件构成动力轴的轴承，使得在涡轮轴发动机与减速齿轮箱分开时，涡轮轴发动机能够自行保持动力轴。此外，当动力轴被机械地连接至减速齿轮箱时，可移动的定中心元件处于被动位置，在被动位置，定中心元件与动力轴径向地间隔开，以释放该轴不受任何机械限制。

因此，本发明的涡轮轴发动机具体地意在构成能够被装配至减速齿轮箱中的涡轮轴发动机。

因此，这种嵌入式涡轮轴发动机包括至少一个定中心元件，该定中心元件能够在启动位置与被动位置之间移动，在启动位置，定中心元件在所述涡轮轴发动机与所述减速齿轮箱分开时构成所述动力轴的轴承，并且所述启动位置对应于所述动力轴与所述减速齿轮箱之间的机械解除连接，在被动位置，定中心元件在所述涡轮轴发动机被装配至所述减速齿轮箱时与所述动力轴间隔开，并且所述被动位置对应于所述动力轴与所述减速齿轮箱之间的机械连接。

因此，在涡轮轴发动机未装配至减速齿轮箱的所有情况下-涡轮轴发动机的储存、涡轮轴发动机的装配/移除、涡轮轴发动机的运输等-自由涡轮的动力轴被可移动的定中心元件保持就位，随后定中心元件处于启动位置并构成动力轴的轴承。

实际上，动力轴在其每一端的附近包括至少一个轴承。减速齿轮箱附近的一端被称为动力端，另一端被称为自由端。自由端的轴承由位于涡轮轴发动机的壳体上的轴承容置部构成。动力端的轴承由处于启动位置的可移动的定中心元件构成。一旦被装配到减速齿轮箱中，轴承直接由减速齿轮箱构成，随后代替由处于启动位置的可移动的定中心元件构成的轴承。

有利地并且根据本发明，将至少一个可移动的定中心元件-优选地每个可移动的定中心元件-构造为使得其在所述动力轴与所述减速齿轮箱连接期间能够从所述启动位置自动地行进至所述被动位置，并且使得其在所述动力轴与所述减速齿轮箱解除连接期间能够从所述被动位置自动地行进至所述启动位置。

根据该有利的变化形式，从被动位置过渡到启动位置是自动的并且伴随着减速齿轮箱与动力轴的机械分开，而且从启动位置过渡到被动位置是自动的并且伴随着涡轮轴发动机装配至减速齿轮箱。

因为从启动位置过渡到被动位置和从被动位置过渡到启动位置都是自动的，所以将涡轮轴发动机装配至减速齿轮箱或从减速齿轮箱移除涡轮轴发动机与未装配可移动的定中心元件的涡轮轴发动机相比需要较少的警戒。这是因为在移除涡轮轴发动机期间，构成动力轴的轴承的可移动的定中心元件本身自动地定位，并且在涡轮轴发动机被装配至减速齿轮箱时该定中心元件自动地释放动力轴。因此，根据本发明的该变化形式的涡轮轴发动机的操纵使得操作者在操作期间特别容易地装配/移除涡轮轴发动机。

有利地并且根据本发明，至少一个可移动的定中心元件-优选地每个可移动的定中心元件-包括锥形引导斜面，该锥形引导斜面具有与所述动力轴的轴线平行的轴线，并且具有与所述壳体的锥形部分相同的形状，使得所述引导斜面在所述壳体的所述锥形部分上的滑动使所述可移动的定中心元件相对于所述动力轴径向地移位。

根据该变化形式，可移动的定中心元件包括具有与涡轮轴发动机的壳体的锥形部分相同的形状的锥形引导斜面。因为该引导斜面的轴线与动力轴的轴线平行，所以该斜面的坡度相对于动力轴的轴线倾斜。因此，定中心元件在壳体的锥形部分上的滑动，取决于定中心元件相对于壳体的锥形部分的移位方向，而导致定中心元件相对于动力轴从启动位置移位到被动位置以及从被动位置移位到启动位置。

有利地，本发明的涡轮轴发动机包括在所述壳体与可移动的定中心元件之间垂直地装配至所述动力轴的至少一个弹簧和在所述壳体与该可移动的定中心元件之间延伸的至少一个轴向弹簧，所述弹簧被装配成使得它们相对于所述壳体固定并且能够相对于可移动的定中心元件滑动，并且被构造成使得它们可以施加抵抗所述引导斜面在所述壳体的所述锥形部分上朝向所述壳体自发滑动的合力。

根据另一变化形式，这些弹簧被其它等同的弹性装置替代。

根据另一变化形式，弹簧或弹性装置相对于动力轴的轴线倾斜。

根据这些不同的变化形式，弹簧(或等同的弹性装置)抵抗引导斜面在锥形部分上朝向壳体自发滑动。换言之，在不存在外部限制的情况下，定中心元件的锥形斜面不与壳体的锥形部分接触。在不存在外部限制的情况下，弹簧将可移动的定中心元件朝向动力轴推回，使得定中心元件可构成动力轴的轴承。由于弹簧沿着可移动的定中心元件可滑动并相对于壳体固定地装配，每个弹簧均以优选的方向使可移动的定中心元件移位而不限制定中心元件沿垂直方向的移位。该移位的组合构成沿引导平面的移位。

相反，如果向定中心元件施加朝向壳体的外力，则引导斜面在壳体的锥形部分上滑动，因此径向地远离动力轴移动。

为此，有利地并且根据本发明，可移动的定中心元件具有与减速齿轮箱的轴承表面相对沿与所述动力轴的轴线垂直的平面延伸的止挡件，使得所述动力轴与所述减速齿轮箱之间的机械连接在所述轴承表面与所述止挡件之间产生机械接触，该机械接触通过所述弹簧的推压致使所述定中心元件在所述壳体的所述锥形部分上从所述启动位置滑动至所述被动位置，在所述启动位置，定中心元件构成动力轴的轴承，在所述被动位置，定中心元件与动力轴间隔开。

根据该变化形式，减速齿轮箱的轴承表面与可移动的定中心元件的止挡件之间的接触(由涡轮轴发动机装配至减速齿轮箱引起)自动地致使定中心元件在壳体的锥形部分上滑动，因此使可移动的定中心元件与动力轴间隔开。可移动的定中心元件因而自动地行进至被动位置。相反，一旦涡轮轴发动机与减速齿轮箱分开，则定中心元件的止挡件不再受减速齿轮箱限制，弹簧因此将定中心元件朝向动力轴推回，从而构成动力轴的支撑轴承。

有利地并且根据本发明，至少一个可移动的定中心元件-优选地每个可移动的定中心元件-具有与所述动力轴接触的凹形接触表面，使得定中心元件在启动位置至少部分地围绕所述轴。

根据另一变化形式，至少一个可移动的定中心元件具有与所述动力轴接触的凸形接触表面。

有利地，本发明的涡轮轴发动机包括围绕所述动力轴布置的至少两个可移动的定中心元件。

本发明还涉及飞行器，尤其是直升机，其包括至少一个本发明的涡轮轴发动机。

本发明还涉及涡轮轴发动机和配置有涡轮轴发动机的飞行器，其特征在于上文或下文中提到的特征中的全部或一些的组合。

附图说明

通过阅读以非限制性描述的方式并参照附图单独给出的如下描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得明显，在附图中：

图1是被装配至减速齿轮箱中的涡轮轴发动机的横截面示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的涡轮轴发动机的细节的横截面示意图，其中定中心元件处于被动位置；

图3是根据本发明的一个实施例的涡轮轴发动机的细节的横截面示意图，其中定中心元件处于启动位置；

图4是根据本发明的一个实施例的涡轮轴发动机的细节的横截面示意图，该涡轮轴发动机配置有两个可移动的定中心元件；

图5是根据本发明的一个实施例的涡轮轴发动机的细节的横截面示意图，该涡轮轴发动机配置有三个可移动的定中心元件。

具体实施方式

为了清楚说明，附图并未严格按照尺寸或比例绘制。在下文参照附图的详细描述整体中，除非另有指明，否则涡轮轴发动机的每个元件按照在涡轮轴发动机处于其水平地装配至减速齿轮箱中的位置时每个元件的布置来描述。具体地，该布置示于图1中。此外，词语“轴向”涉及沿涡轮轴发动机的中央轴线x′x的定位。词语“径向”涉及与该中央轴线垂直的定位。最后，当不同附图中的元件具有相同的附图标记时，这些元件是相同的。

如图1所示，本发明的涡轮轴发动机包括壳体5，壳体5中装配有气体发生器6和自由涡轮7。自由涡轮7与动力轴8一体化。根据附图中的实施例，动力轴8在气体发生器的轴内部通过，从而使得动力轴的动力端9在气体发生器所在的一侧，动力轴8承载自由涡轮7并使得涡轮轴发动机能够被连接至减速齿轮箱10。气体发生器6及其操作未作详细描述，其对于本领域技术人员而言是公知的。应当理解，本发明还适用于这样的涡轮轴发动机，其动力轴不穿过气体发生器，动力轴的动力端因此与气体发生器相对。

动力轴8沿涡轮轴发动机的方向x′x延伸。此外，该动力轴8被构造成使得其可以被连接至减速齿轮箱10，例如直升机的动力传输齿轮箱。动力轴8与减速齿轮箱10之间的机械连接未在附图中详细示出。减速齿轮箱10包括例如第一平台，第一平台配置有传动小齿轮20，传动小齿轮20适于与在动力轴8的动力端9附近与动力轴8一体化的小齿轮接合。

本发明的涡轮轴发动机进一步包括可移动的定中心元件12。定中心元件12由壳体5承载，并且能够从被称为启动位置的位置移动至被称为被动位置的位置，在启动位置，定中心元件12构成动力轴8的轴承，在被动位置，定中心元件与动力轴8间隔开。

图2示出处于被动位置的定中心元件12，图3示出处于启动位置的定中心元件12。

定中心元件12被构造并装配至壳体5，使得启动位置对应于动力轴8与减速齿轮箱之间的解除连接，被动位置对应于动力轴8与减速齿轮箱之间的机械连接。

为此，可移动的定中心元件12包括锥形引导斜面13，该锥形引导斜面具有与动力轴8的轴线x′x平行的轴线。该斜面13具有与壳体5的锥形部分14相同的形状，使得朝向壳体5施加在可移动的定中心元件上的力f能够致使可移动的定中心元件12移位，使定中心元件12与动力轴8径向地间隔开，力f具有与轴线x′x平行的轴线。通过引导斜面13在壳体5的锥形部分14上的滑动来获得该径向移位。

具有与轴线x′x平行的轴线的力f由减速齿轮箱10的元件与可移动的定中心元件的止挡件15之间的接触产生，所述减速齿轮箱10的元件例如减速齿轮箱10的传动小齿轮20的定子21，所述可移动的定中心元件的止挡件15沿与轴线x′x垂直的平面延伸。减速齿轮箱10的传动小齿轮的定子21与可移动的定中心元件12的止挡件15之间的接触产生自涡轮轴发动机嵌入减速齿轮箱中。换言之，当涡轮轴发动机被装配至减速齿轮箱中时，定子21与止挡件15之间的接触自动发生，使得产生具有轴线x′x的力f，因此使得可移动的定中心元件12朝向被动位置移位，在被动位置，定中心元件12与动力轴8径向地间隔开。

根据图2和图3中所示的有利实施例，涡轮轴发动机还包括径向弹簧16和轴向弹簧17，径向弹簧16被装配在壳体5的轴向部分51与可移动的定中心元件12之间，轴向弹簧17被装配在壳体5的径向部分52与可移动的定中心元件12之间。根据附图中示出的实施例，壳体5的径向部分52是壳体5的锥形部分14的延伸部。每个弹簧均具有相对于壳体固定的一个端部和能够相对于可移动的定中心元件滑动的另一端部。

因此，这些弹簧使得形成抵抗可移动的定中心元件12在壳体5的锥形部分13上朝向壳体5的锥形部分13的自发滑动的合力。

在图2中，弹簧16、17在力f的作用下被推压。因此，可移动的定中心元件12被移位入其被动位置，在被动位置，定中心元件12与动力轴8径向地间隔开，并且不与动力轴8机械地相互作用。在该位置，动力轴8的动力端9的轴承直接由减速齿轮箱10构成。具体地，动力轴8的定中心直接由减速齿轮箱10的传动小齿轮20与动力轴的端部9之间的接触产生。小齿轮20与动力轴8之间的接触通过附图标记22示意性地示于图2中。

在图3中，涡轮轴发动机与减速齿轮箱10分开。在这种情况下，力f因此消失，使得弹簧16、17可以松弛以将可移动的定中心元件12从壳体5推回。可移动的定中心元件12因此处于其启动位置，在启动位置，定中心元件12与动力轴8接触。使该接触发生在可移动的定中心元件12的接触表面18和动力轴8的定中心座部11。当可移动的定中心元件12的接触表面18与动力轴8的定中心座部11接触时，可移动的定中心元件12构成动力轴8的支撑轴承。在图3中，可移动的定中心元件12强制地抵靠定中心座部11，使得构成动力轴8的轴承。动力轴8因而被自身保持。其涉及可移动的定中心元件12的启动位置。

根据一个有利的实施例，可移动的定中心元件12的接触表面是凹形的，使得定中心元件在启动位置至少部分地围绕所述动力轴8。这使得通过可移动的定中心元件12在启动位置保持动力轴8得以改进。

根据图4所示的一个有利的实施例，涡轮轴发动机包括两个可移动的定中心元件42、43，这两个定中心元件围绕动力轴8沿直径方向彼此相对地布置。可移动的定中心元件42、43分别为例如参照图2和图3描述的定中心元件。

根据图5所示的另一实施例，涡轮轴发动机包括三个可移动的定中心元件44、45、46，这三个定中心元件围绕涡轮轴发动机的自由涡轮的动力轴8均一地分布。根据图5所示的实施例，除每个定中心元件的接触表面18以外，每个定中心元件均与参照图2和图3描述的定中心元件相同，在该实施例中，定中心元件的接触表面18不是凹形的而是凸形的。

根据未在附图中示出的其它实施例，涡轮轴发动机可包括凹形定中心元件和凸形定中心元件两者。

根据未在附图中示出的其它实施例，涡轮轴发动机可包括围绕动力轴分布的多于三个可移动的定中心元件。

本发明还涉及包括至少一个本发明的涡轮轴发动机的直升机。

还应注意，本发明的涡轮轴发动机的可移动的定中心元件可有利地被装配至内燃机(具有活塞或具有定子)的动力轴。

该定中心元件还可用于将燃气涡轮机连接至飞行器(固定的机翼)的涡轮螺旋桨发动机的推进器减速齿轮箱。