用于在两个同轴齿轮之间分配扭矩的传动装置的制作方法

本发明涉及一种用于在两个同轴齿轮之间分配扭矩的传动装置，特别用于航空应用的行星齿轮系。

背景技术：

众所周知，在航空发动机领域中，行星齿轮系被广泛用于在涡轮动力单元(具有高速和低扭矩)和至少一个推进元件(具有高扭矩和低速)之间传递运动和转换动力，原因是它们高效地实现这样的功能，同时轻质且紧凑。

一种已知的解决方案在欧洲专利ep1113193中描述并且包括输入轴和输出轴，所述输入轴和输出轴沿着轴线彼此同轴，围绕所述轴线旋转并且借助于行星齿轮系彼此联接。所述齿轮系具有行星架或齿轮架结构，其支撑两组行星齿轮。两组行星齿轮中的每一组与通过输入轴进行旋转的相应的太阳齿轮啮合。

两组行星齿轮限定两个级，其中来自输入轴的扭矩被分配并且遵循独立的扭矩传递路径。以该方式，在齿轮系的齿之间传递的负荷比扭矩传递到单组行星时低。因此，所实现的解决方案相对紧凑，而不会减小由齿轮系生成的总功率。

来自输入轴的扭矩借助于包括两个中空传动轴的传动装置在两个太阳齿轮之间传递和分配，所述两个中空传动轴与输入轴同轴并且包括相应的中间部分，所述中间部分一个配合在另一个内部并且相对于彼此可移动。太阳齿轮一体地形成在所述传动轴的相应轴向端部上。

在相对的轴向端部处，相反，两个传动轴终止于相应的法兰，所述法兰彼此轴向地支撑并固定到输入轴的法兰，从而限定使两个轴旋转的传动联轴器。所以，当扭矩从输入轴的法兰传递到另外两个法兰时，根据两个扭矩路径之间的相对扭转刚度以及装置的制造和组装公差，自动地在两个传动轴之间分配扭矩。实际上，必须满足三个条件才能使负荷均匀分布在齿轮和齿轮系的轴承上：

(i)两个扭矩路径的刚度必须完美平衡；

(ii)在两个太阳齿轮的角度对准(角相位)中必须保证最大精度；以及

(iii)两个太阳齿轮的齿必须围绕完整360°等角度地间隔。

在使用中，作用于涡轮动力单元和推进元件之间的力可能使涡轮动力单元和推进元件不对准，从而影响行星齿轮系的功能和持续时间。

为此，已知的解决方案设想使用其长度远大于其直径的传动轴，使得它们能够承受涡轮动力单元与推进元件之间的任何不对准，并且防止这样的不对准传递到行星齿轮系。然而，该解决方案显然具有很大的轴向尺寸。

所以，需要改进上述类型的现有技术中已知的解决方案，以便减小它们的轴向尺寸，同时保持传动轴吸收涡轮动力单元和推进元件之间的任何不对准的能力。

技术实现要素：

本发明的目的是制造一种用于在两个同轴齿轮之间分配扭矩的传动装置，特别用于航空应用的行星齿轮系，其以简单和经济的方式满足上述需求。

根据本发明的若干方面，该目的通过根据比如以下技术方案所描述的用于在两个同轴齿轮之间分配扭矩的传动装置，特别用于航空应用的行星齿轮系来实现。

技术方案1.一种在两个同轴齿轮之间分配扭矩的传动装置，所述传动装置包括运动输入构件以及第一传动构件和第二传动构件，所述第一传动构件和所述第二传动构件沿纵向轴线彼此同轴并且与所述运动输入构件同轴，并且所述传动装置包括：

相应的第一轴和第二轴，其在轴向端部处具有相应的第一齿轮和第二齿轮；

相应的第一法兰和第二法兰，其相对于所述第一齿轮和所述第二齿轮在相对的轴向端部处从所述第一轴和所述第二轴径向向外突出，轴向面对并彼此抵靠布置，并且固定到所述运动输入构件，从而在所述第一法兰和所述第二法兰之间分配由所述运动输入构件传递的扭矩；

至少所述第二轴是轴向中空的；所述第一轴包括第一中间部分，所述第一中间部分具有小于所述第二轴的内径的外径，并且至少以径向间隙容纳在所述第二轴中；

所述第一法兰和所述第二法兰包括相应的部分，所述相应的部分构造成在作用于所述运动输入构件和所述第一齿轮和所述第二齿轮之间的力的作用下变形，从而允许所述第一轴和所述第二轴相对于垂直于所述纵向轴线的轴线在预定最大偏转内的波动。

技术方案2.根据技术方案1所述的传动装置，其中，所述部分在径向方向上具有可变的厚度。

技术方案3.根据技术方案1或2所述的传动装置，其中，所述部分是成形隔板。

技术方案4.根据技术方案2或3所述的传动装置，其中，所述部分包括在径向方向上大致渐缩的截面，所述截面从所述法兰的从所述轴突出的区域中的最大厚度转变到固定到所述运动输入构件的区域中的最小厚度。

技术方案5.根据技术方案4所述的传动装置，其中，所述最小厚度和所述最大厚度之间的所述变化遵循指数定律。

技术方案6.根据技术方案4所述的传动装置，其中，所述最小厚度和所述最大厚度之间的所述变化遵循定律s＝s0*(r0/r)²，其中s0和r0设定为常数。

技术方案7.根据前述技术方案中任一项所述的传动装置，其中，所述径向间隙尺寸确定成允许所述轴在所述预定最大偏转内的移动而无需所述轴彼此接触。

技术方案8.根据前述技术方案中任一项所述的传动装置，其中，在所述第一法兰和所述第二法兰之间存在轴向间隙，所述轴向间隙尺寸确定成允许所述部分的轴向变形使得所述法兰不会彼此接触。

技术方案9.根据技术方案7和8所述的传动装置，其中，所述径向间隙和所述轴向间隙相同。

技术方案10.根据技术方案7和8所述的传动装置，其中，所述轴向间隙大于所述径向间隙。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在将参考附图纯粹以示例的方式描述本发明的一些非限制性优选实施例，其中：

图1是设有根据本发明的传动装置的优选实施例的用于航空应用的行星齿轮系的透视图，为了清楚起见去除了一些部件；

图2是图1的行星齿轮系的沿着直径观察平面的横截面；

图3是图1的行星齿轮系的一部分的放大比例的横截面；以及

图4是处于变形状态的图1的行星齿轮系的一部分的放大比例的视图。

具体实施方式

参考图1，附图标记1指示行星齿轮系，用于将旋转运动从可以连接到例如由燃气涡轮发动机限定的动力单元(未示出)的输入构件3传递到可以连接到例如由推进器限定的使用对象(未示出)的输出构件4。

构件3和4沿着轴线a彼此同轴并且均以不同的速度围绕所述轴线a旋转。齿轮系1包括行星架或齿轮架5以及多个行星齿轮12，所述行星齿轮由行星架5支撑以围绕相对于轴线a平行且偏心的相应的轴线13旋转。行星齿轮12的齿优选是圆柱形直齿。

行星齿轮12布置成形成两组，所述两组相对于与轴线a正交的对称平面布置在轴向相对侧，并且限定用于传递相应扭矩分数(fraction)的相应扭矩传递路径，这也将是在本文中稍后描述。

每组由分布在轴线a周围的至少三个行星齿轮12(例如五个行星齿轮12)形成。特别地，每组的行星齿轮12的轴线13围绕轴线a相对于彼此在角度上相等地间隔。

对于两组中的每一组，行星齿轮12与相应的太阳齿轮直接啮合。两个太阳齿轮由附图标记14和15指示，它们形状和尺寸相同，并且布置在对准并且轴向间隔的位置。

有利地，行星架5由整体式主体(monolithicbody)，即形成为单件的主体限定，并且包括大致钟形的结构16，所述结构在一个轴向端部处设置有固定元件17，例如法兰。固定元件17限定联轴器，从而以角度固定的方式将行星架5连接到未示出的构件，即另一运动输出构件或静态结构。

在与固定元件17相反的轴向端部处，结构16包括环形部分18，所述环形部分成形为限定沿着轴线13与行星齿轮12同轴的半圆形开口，以允许所述行星齿轮12的组装。

行星架5还包括环形板20，所述环形板沿着轴线a与结构16同轴，借助于在行星齿轮12之间成角度布置的连接部分21连接到部分18，并且借助于相应的销22支撑行星齿轮12，所述销沿着轴线13在相反方向上从板20突出。

在具体示例中，销22与板20一体制成，从而形成行星架5的一部分。根据未示出的替代实施例，销22是例如借助于干涉耦联固定到板20的独立件。行星齿轮12借助于优选由滚动接触轴承23限定的轴承安装在相应的销22上。

齿轮系1还包括冠轮25，所述冠轮与行星架5和构件3和4同轴，围绕两组行星齿轮12并且具有一对内齿26，每个内齿与相应组的行星齿轮12的齿啮合。冠轮25因此使由两组行星齿轮12分开传递的两个扭矩分数重新联合。

冠轮25相对于构件4固定，并且例如经由钟形元件27连接到构件4，从而传递从两组行星齿轮12接收的总扭矩。优选但不一定，冠轮25，钟形元件27和构件4是单件的部分。

参考图3，输入构件3特别地由中空法兰主体限定。更详细地，输入构件3包括中空圆柱形部分31，所述中空圆柱形部分固定到所述动力单元以便成角度地可旋转和轴向固定。输入构件3还包括从部分31的轴向端部向外径向突出的法兰32。

输入构件3是传动装置34的一部分，所述传动装置将来自动力单元的扭矩分成尽可能彼此相等的两个分数，并且将所述扭矩分数经由太阳齿轮14和15传递到行星齿轮的两个相应组。

装置34包括两个传动构件36和37，所述传动构件至少在设计状态下沿着轴线a彼此同轴，并且包括相应的传动轴38和39。轴38和39的一个端部由太阳齿轮14、15限定。

优选地，太阳齿轮14从轴38的端部分41径向突出并且与所述部分41形成为单件。类似地，太阳齿轮15优选地从轴39的端部分42径向突出并且与所述部分42形成为单件。

轴39是轴向中空的，轴38同样如此，其包括中间部分43，所述中间部分具有小于轴39的内径的外径，并且以径向间隙容纳在轴39中，这将在下文中稍后更全面地描述。

优选地，轴38也是轴向中空的并且还包括中间部分44，所述中间部分将部分43轴向联结到部分41，在轴39的外部并且具有小于轴39的内径的外径。

在相对于齿轮14和15的相对端部处，轴38和39终止于相应的耦联部分46和47，其彼此面对并间隔。构件36和37还包括相应的法兰50和51，所述法兰相对于部分46和47径向向外突出。根据附图中所示的优选实施例，法兰50与轴38的部分46形成为单件和/或法兰51与轴39的部分47形成为单件。

法兰50和51包括彼此间隔开的相应的内部环形部分52和53，以及相应的外部环形部分54和55，其轴向相互接触地布置并且例如借助多个螺钉或螺栓56固定到输入构件3的法兰32，从而限定接头57，所述接头在两个传动构件36和37之间传递和分配从动力单元接收的扭矩。

使用两个参考销(未示出)来确保轴38和39在其组装期间的充分同轴性以及太阳齿轮的齿的正确角相位。所述销在角度上间隔180°，它们布置在环形部分54和55之间的接口处并且配合在两个相邻螺栓之间的角空间中获得的轴向孔中。

根据所示的实施例，轴38借助于焊接工艺制造。然而，它可以由组装在一起的几个部件制成。

有利地，法兰50和51的内部部分52和53构造成能够在作用在轴38和39上的力的作用下变形，并且因此允许轴38、39的端部分41和42在预定最大偏转内的波动。

特别地，部分52、53的变形使得轴38、39能够围绕垂直于轴线a的任何轴线旋转。

有利地，所述内部部分52、53在径向方向上具有可变的厚度，并且更加优选地包括从最大厚度渐缩到最小厚度的直径截面，在所述最大厚度处其固定到耦联部分46、47，在所述最小厚度处其固定到外部部分54、55。

优选地，所述内部部分52、53可以是“渐缩轮廓隔板”或“成形隔板”，从而实现所谓的“盘联轴器(disccoupling)”。

术语“成形隔板”通常指具有直径横截面的大致扁平的元件，其构造成使所述隔板高度可变形，这归功于主要由于部件上的扭转，弯曲和轴向负载引起的内部应力的最佳分布。

优选地，内部部分52、53的厚度s1，s2随其半径r1，r2而变化。更优选地，厚度s1，s2根据以下类型的指数定律变化：

s＝s0*(r0/r)²

以便实现由于部件的扭转导致的应力的均匀分布并且将厚度减小到最小。

在上面的等式中，值s0和r0是已知的常数。特别地，s0是在半径r0处的厚度并且在与部件内的应力相容的外半径处具有最小值。

有利地，在轴38和39之间存在径向间隙g1，其构造成允许轴38和39的端部分41、42的波动而在它们之间没有任何干涉。径向间隙g1是轴38、39的最大偏转和几何形状的函数。

具体地，所述间隙g1设想在轴38的内部环形表面38a和轴39的外部环形表面39a之间，并且更加优选地它沿着轴38和39的长度具有恒定值。

如前所述，最大径向间隙g1是所述轴38、39的端部分41、42的最大偏转以及轴的几何形状的函数。

参考图3，在轴38的外表面和轴39的内表面都是圆柱形的截面中，径向间隙g1遵循近似定律：

g1≈(d1-d2)/2±xf(1/l1-1/l2)±f(l1-l2)/l2

其中：

·d1是轴39的内径

·d2是轴38的外径

·x是沿着轴的感兴趣的轴向位置

·f是施加到法兰55和56的偏转

·l1是从偏转施加点到齿15中心的轴39的长度

·l2是从偏转施加点到齿14中心的轴38的长度。

再次参考图3，正号用于计算上部分中的间隙，即朝向其施加偏转的一侧，而负号用于计算下部分中的间隙，即与偏转施加方向相反的一侧。

有利地，在内部部分52、53之间存在轴向间隙g2，其构造成允许内部部分52、53的轴向变形。

优选地，径向间隙g1和轴向间隙g2具有相同的尺寸，或者它们可以不同，优选地，间隙g2大于g1。

适宜地，径向间隙g1和轴向间隙g2彼此跟随而没有任何干扰，原因是在耦联部分46和47之间存在间隙，其被提供以允许轴38、39的波动。

在使用中，如图4中所示，作用在输入构件3和输出构件4之间的力倾向于使内部部分52、53变形，其以该方式允许轴38和39的移动。

特别地，轴38和39由端部分41、42处的齿轮14、15并且由限定接头57的外部环形部分54、55限制。当输入构件和齿轮14、15不对准时，法兰的内部部分52、53是可变形的事实意味着轴38、39能够波动并且基本用作附接到外部环形部分54、55的梁。

由于根据轴的几何形状和偏转的程度适当地确定径向间隙g1的尺寸，因此轴38和39不会彼此干涉。

根据本发明提供的传动装置1所提供的优点从其特征的检查而显而易见。

如果输入构件3和输出构件4不对准，则可变形部分52、53的使用允许轴38、39移动，使得可以减小传动装置1的轴向尺寸并且确保正确操作。

使用径向方向上可变厚度并且优选形成为变形轮廓(shapedprofiles)的可变形部分52、53使得能够以简单且经济的方式实现这样的变形性能。

根据轴38、39的最大可允许偏转存在预定尺寸的间隙g1和g2能够允许轴38、39的前述移动而不会彼此干涉。

显然，可以对本文描述和示出的传动装置1进行修改和变化而不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的范围。

例如，部分52、53可以制造成以与这里描述的不同的方式变形，或者间隙g1，g2的尺寸可以不同于这里指出的那些。