CN107110027A - 泵在小齿轮轮轴上的集成体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航空器润滑装置(1)，该润滑装置包括具有小齿轮轮轴(22)的小齿轮(2)，小齿轮轮轴(22)是空心的且具有旋转轴线(R‑R′)，所述装置(1)的特征在于，它还包括：轴(23)，布置在小齿轮轮轴(22)的内部；空间(E)，位于轴(23)和小齿轮轮轴(22)之间，允许油到处运动；油贮藏器(31)，面对所述空间(E)地布置在小齿轮轮轴(22)的第一端部(22a)处；油排出管(42，421)，面对空间(E)地布置在小齿轮轮轴(22)的第二端部(22b)处，在所述装置中，小齿轮轮轴(22)和轴(23)以一起形成泵的方式布置，所述泵设计成由于小齿轮轮轴(22)关于轴(23)旋转，而将油从贮藏器(31)朝向油排出管(42，421)驱动。

Description

泵在小齿轮轮轴上的集成体

技术领域

本发明涉及航空器元件的润滑的领域，航空器元件尤其是放置在动力传输驱动链上的元件，例如附件齿轮箱(AGB)。

驱动附件(也称为“设备”)所需的机械动力通常在航空器的推进单元处被机械地抽取。此后，齿轮系使得能够向航空器的运行所必需的不同的附件提供动力，不同的附件为发电机、起动机、交流发电机、液压泵、润滑系统等。

齿轮系以及轴承和滚动轴承允许驱动链的元件旋转，从而需要准恒定的润滑。

背景技术

在现有技术中，这些小齿轮和轴承通过泵或润滑系统润滑，泵或润滑系统通过附件齿轮箱(AGB)供应动力。喷嘴给元件喷油，然后油被回收在位于壳体或盖中的收集器或容器中。

但这种润滑直接依赖于泵或润滑系统的运行。因此，当推进单元停止时，润滑不会发生，除了依然存在的残油或从壳体至小齿轮的油珠。

然而，当停止时，由于“风车旋转”的作用，可带动小齿轮旋转，从而需要润滑，“风车旋转”即当推进单元不运行时，推进单元由于风的作用而旋转。否则，存在齿轮将被损坏(卡住等)的风险。

“风车旋转”的作用也可以在飞行中被观察到，空气进入发动机且风的影响改变叶片或桨叶的旋转速度，这可以导致润滑丧失。

发明内容

为了弥补上面提到的局限性，本发明提出一种用于润滑航空器的附件驱动系统的元件的装置，该装置包括具有小齿轮轮轴的小齿轮，小齿轮轮轴是空心的且具有旋转轴线，所述装置的特征在于，所述装置还包括：

●轴，布置在小齿轮轮轴的内部并沿旋转轴线延伸，

●空间，位于轴和小齿轮轮轴之间，允许油发生移动，

●油贮藏器，面对所述空间地布置在小齿轮轮轴的第一端部处，

●油排出管，面对所述空间地布置在小齿轮轮轴的第二端部处，

其中，小齿轮轮轴和轴一起形成泵且由于小齿轮轮轴围绕轴旋转，小齿轮轮轴和轴配合以将油从贮藏器朝向油排出管驱动。

这种装置构成了对通过航空器的推进单元供应动力的传统系统进行补充的泵。该装置充分利用了当推进单元关闭、停止或在飞行中时某些元件的旋转惯性以及它们通过流体机械作用进行运动的能力，来泵送油，且因此提供元件的润滑。

当航空器的油供应被切断时，本发明构成了用于对驱动链的元件(尤其是小齿轮)润滑的补充源，从而防止航空器的元件的劣化(卡住等)。

对传统的润滑系统之一和/或泵进行补充的这种润滑模式，具有许多优点。

该补充润滑源还可以用作增补件，因此将该补充源本身增加到传统的润滑系统和/或泵中。

最后，万一传统的润滑系统失效或出故障(泄漏、泵或润滑系统停止作等)，该补充润滑源可以因此用作替代物，从而至少部分地取代不再通过传统的润滑系统和/或泵供应的润滑。

本发明还包括单独地或结合地实施的以下特征：

—第一实施例，其中：

●小齿轮轮轴具有螺旋形空心部分，以及

●轴形成具有与螺旋形空心部分的形状互补的形状的偏心螺杆，泵为莫诺(偏心螺杆)式泵。

—第二实施例，其中：

●小齿轮轮轴具有空心圆柱形管的形状，以及

●轴包括螺纹形状的螺旋，螺旋朝向小齿轮轮轴径向地延伸且沿平行于旋转轴线的方向围绕轴缠绕，

泵为阿基米德螺旋式泵。

—第三实施例，其中：

●小齿轮轮轴具有圆柱形管的形状，在圆柱形管的内部布置有螺旋，螺旋朝向轴径向地延伸且沿平行于旋转轴线的方向围绕轴缠绕，以及

●轴是圆柱形的，

—螺旋的径向延伸尺寸小于轮轴与轴之间的距离，

—螺旋的螺距是常数，

—螺旋的螺距在第一端部和第二端部之间减小，以使得泵送的油的压力增加，

—油排出管在要被润滑的位置释放油，要被润滑的位置例如位于小齿轮的上部，

—油排出管连接至喷嘴，喷嘴在压力作用下喷油或在重力作用下一滴一滴地操作。

本发明还涉及一种包括如之前描述的装置的组件，组件还包括壳体和/或盖，盖位于装置的旋转轴线上。

本发明还包括单独地或结合地实施的以下特征：

—油贮藏器是集成至壳体或盖中的收集器或容器，

—贮藏器通过壳体中的油的流动而被供应。

本发明涉及包括如之前描述的组件的单元，单元还包括涡轮发动机形式的推进单元，推进单元给附件驱动系统供应动力且允许小齿轮被旋转地驱动。

最后，本发明涉及一种航空器，航空器包括如之前描述的装置、组件或单元。

附图说明

通过纯说明性的且非限制性的以及必须通过参考附图阅读的以下描述，本发明的其他特征、目的和优点将得以揭示，在附图中：

—图1、图3和图5示出了本发明的三种给定类型的泵的不同实施例，

—图2、图4和图6示出了关于所述泵的操作的不同实施例的各自的细节。

具体实施方式

在图1至图6中，示出了装置1的不同实施例。

装置1包括小齿轮2，小齿轮2具有允许小齿轮2围绕旋转轴线R-R′被旋转地驱动的小齿轮齿21。小齿轮表示位于旋转轴线上的任何带齿的轮。

小齿轮齿21通过附接件或通过形成为单件而与空心小齿轮轮轴22(以下表示为“轮轴”)牢固地附接，轮轴22沿旋转轴线R-R′延伸。小齿轮轮轴是小齿轮的中心部分，旋转轴线穿过小齿轮轮轴，小齿轮轮轴支撑包括小齿轮齿的盘。

小齿轮2通常放置在附件齿轮箱(AGB)的动力驱动链上，意味着所述小齿轮2驱动例如附件(或设备)或在比率降低或传输步骤期间构成中间元件。附件齿轮箱(AGB)自身通过航空器的推进单元驱动。所述推进单元优选为涡轮发动机。

在空心小齿轮轮轴22的内部沿旋转轴线R-R′布置有轴23。轮轴22和轴23布置成使得在它们之间存在空间E。

由于轮轴22旋转，轴23和轮轴22形成泵送装置且配合以驱动油。如下面将看到的，空间E允许油在泵送过程中通过利用小齿轮轮轴的旋转而发生移动。

在轴23的第一端部23a处和在轮轴22的第一端部22a处，面对空间E，布置有油贮藏器31。油贮藏器31使得给空间E供应油成为可能。之后将详细地描述油贮藏器31。

在轴23的第二端部23b和轴22的第二端部22b处，仍面对空间E，放置有油排出管42以回收泵送的油，如果需要可以对油加压。

油排出管42优选位于轴的下部，以便重力促进流动。

油排出管42可以通向不同的位置。在一个实施例中，油管42通向小齿轮2且允许小齿轮2被润滑。在其他实施例中，油管42通向要被润滑的其他位置，例如轴承6或其他轴承。之后将详细地描述管42以及将解释不同的实施例。

由于轮轴22旋转，形成泵送装置的轴23和轮轴22使油从油贮藏器31朝向油排出管32发生移动。如之前提到的，该移动可以伴随有加压。

装置1为一体成型的，没有限制在壳体5中，壳体5保护航空器的其他元件尤其不受油喷淋。例如通过螺纹连接牢固地附接至壳体5的盖51可以位于装置1的端部。可选地，盖51可以形成与壳体51相同的部件的一部分。小齿轮2(更准确地，轮轴22)和轴23优选地通过壳体5和/或盖51保持定位。为此，轴承6设置在装置1的端部且在支撑小齿轮2的同时允许装置1旋转。具体地，轮轴22的位于油贮藏器31侧部的第一端部22a和轮轴22的位于油排出管42侧部的第二端部22b通过所述轴承6支撑。

可选地，在悬臂实施例中，仅轮轴22的一个端部22a，22b可以通过轴承6支撑。

现在，将描述装置1的泵送系统的不同的实施方式。

莫诺(偏心螺杆)式泵

在该第一实施例中，空心小齿轮轮轴22和轴23形成莫诺式泵(见图1)。

空心小齿轮轮轴22具有螺旋形状，且轴是偏心螺旋轴，偏心螺旋轴具有与轮轴22的空心螺旋互补的形状。当轴插入小齿轮轮轴中时，空间E包括两个连续的密封腔E1、E2(有时称为巢)。当轮轴22在轴23外部旋转时，偏心螺旋轴23的形状与小齿轮轮轴22的螺旋形状配合，且巢在不改变形状或体积的情况下沿泵的轴23和轮轴22行进，这使油从油贮藏器31朝向油排出管42传输。

在该实施例中，由于密封腔E1和E2运动，油贮藏器31通常包括喷嘴311，喷嘴311放入空间E的上部。

轴22和轮轴21的结构被制成使得当小齿轮2驱动泵时，巢从贮藏器31朝向排出管道42运动。

在该实施例中，由于轴23的螺旋偏心且通过轮轴22被旋转地驱动，轴23的两个端部23a，23b在平行于旋转轴线R-R′的平面内具有直线平移运动(见图2)。

为了允许该运动，壳体5和/或盖51可以提供槽口52。为了在槽口52中进行这些平移时确保密封，放置有密封件(附图中未示出)。

在轴23的第二端部23b处，必须朝向油排出管42引导油。壳体5优选地适用于该目的。

泵的操作称为体积式的。不存在加压，或仅有小的加压。

泵输送出不连续体积的流体。

阿基米德螺旋式泵

在该第二实施例中，空心小齿轮轮轴22和轴23形成阿基米德螺旋式泵(见图3)。

空心小齿轮轮轴22形成圆柱形管，轴23是以旋转轴线R-R′为中心的圆柱形管。轴23包括在其外表面上沿轮轴22方向径向地延伸的螺旋24，螺旋24以例如螺纹的形状沿旋转轴线R-R′围绕轴23缠绕。

当轮轴22旋转时，轴23固定在装置1中。为此，轴23在第一端部23a侧或在第二端部23b侧牢固地附接至壳体5或盖51(如图3所示)，且轮轴22由小齿轮齿21驱动。与轮轴(定子)被固定且轴(转子)旋转的传统螺杆式泵比较，本文的泵是相反的。然而，轮轴22关于轴23的相对运动保持不变，并且泵以类似的方式起作用。轴23可以附接至壳体5或与之形成为单件。

在该实施例中，与轴23的第一端部23a相比，通常轮轴沿轴线R-R′进一步轴向地延伸，使得贮藏器可以直接放入空间E中。

螺旋24的缠绕方向被选择成使得对于小齿轮22的给定的旋转，该装置实际上用作从贮藏器31到油排出管32的泵。

“e”表示螺旋24的径向延伸尺寸，“d”表示轴23和轮轴22之间的距离，“L”表示沿平行于旋转轴线R-R′的轴线在两个螺旋24之间的螺距(见图4)。

根据一种优选类型的变形，径向延伸尺寸e小于距离d，以便在轮轴22的内表面处保持自由间隙。沿着与旋转轴线R-R′正交的平面，空间E因此不会被划分成几个部分。

由于轮轴22的旋转和离心力，油被压在轮轴22的内表面上。因此，并非所有的油都是由螺旋24直接驱动的。螺旋24有助于促进油的移动，然后油的粘度允许通过驱动发生移动。

根据第二种类型的变形，可以选择螺距L的几个值。

在第一种情况下，两个螺旋24之间的螺距L是常数。

在第二种情况下，当接近油排出管42时，两个螺旋24之间的螺距L减小。该减小优选地为沿轴23逐渐减小(图4)。

该减少允许油的压力增加。

合适的螺杆泵

在该第三实施例中，空心小齿轮轮轴22和轴23再次形成螺杆泵(见图5)。

空心小齿轮轮轴22形成圆柱形管，轴23为以旋转轴线R-R′为中心的圆柱形管。空心小齿轮轮轴22包括在其内表面上沿轴23的方向径向地延伸的螺旋25，螺旋25同时以例如螺纹的形状沿旋转轴线R-R′围绕轮轴22的内表面缠绕。

当轮轴22旋转时，轴23固定在装置1中。为此，轴23牢固地附接至壳体5或盖51，且轮轴22由小齿轮齿驱动。

在该实施例中，与轴23的第一端部23a相比，通常轮轴沿轴线R-R′进一步轴向地延伸，使得贮藏器能够直接放入空间E中。

螺旋24的缠绕方向被选择成使得对于小齿轮22的给定的旋转，该装置实际上用作从贮藏器31朝向油排出管32的泵。

“e′”表示螺旋24的径向延伸尺寸，“d′”表示轴23和轮轴22之间的距离，“L′”表示沿平行于旋转轴线R-R′的轴线在两个螺旋25之间的螺距(见图6)。

根据第一种优选类型的变形，径向延伸尺寸e′小于距离d′，以便在轴23处保持自由间隙。沿着与旋转轴线R-R′正交的平面，空间E因此不会被划分成几个部分。

由于轮轴22的旋转和离心力，油被压在轮轴22的内表面上。因此，大多数油由螺旋25直接驱动。更靠近轴23的剩余的油基本上由于粘度而被驱动。

根据相同的第二种类型的变形，可以选择螺距L′的几个值。

在第一种情况下，两个螺旋25之间的螺距L′是常数。

在第二种情况下，当接近油排出管42时，两个螺旋25之间的螺距L′减小。该减小优选地为沿轮轴22逐渐减小(图6)。

该减少允许油的压力增加。

在使用螺杆(阿基米德式和合适式)的两个实施例中，图4、图6所示的螺纹的螺旋24、25的轮廓不受限制。这可以采取锯齿形状，或非–等腰三角形，其意思的螺纹的螺旋24、25可以具有促进油的流动方向的构造，尤其是沿油排出管42的方向倾斜。

此外，由于油的粘度，螺旋24、25基本上具有整体驱动作用。

现在，将更详细地描述装置的某些元件。这些元件适用于所有的实施例。

为了使贮藏器31可以放入所述空间E中，与轴23的第一端23a相比，轮轴22的第一端部22a沿轴线R-R′且沿油贮藏器31的方向进一步轴向地延伸，以便贮藏器31的一部分进入由轮轴22的缸体限定的容积中，以限定排放区Z。此外，当装置1安装在航空器上时，油贮藏器31至少部分地位于高于在轴23和轮轴22之间限定的空间E的位置，以便能够通过重力排放到所述空间E中。

可选地，轴23和轮轴22可以在排放区Z处具有相似的长度，即轮轴22的第一端部22a和轴23的第一端部23a在基本上相同的位置结束。在这种情况下，油贮藏器31可包括喷嘴311，该喷嘴311进入轮轴22和轴23之间的空间E。优选地，喷嘴311放入空间E的上部。

油贮藏器31通常为容器或收集器的形式。油贮藏器31有利地集成壳体5或盖51中。

对油贮藏器31的供应可以通过使油在壳体5内部流动来完成。事实上，小齿轮2的润滑通过离心力驱动油喷射到壳体5的壁上。这样喷射的油滴沿着壁流动，且被回收在形成油贮藏器31的收集器中。

可选地，能够给油贮藏器31提供专门的供应，例如通过专门的喷嘴。油贮藏器31优选地将尺寸形成为包含足够量的油以当推进单元停止时允许润滑继续进行。

更普遍地，油贮藏器31可以由油供应器代替。然而，优选的是具有大量储备的油。

油排出管42可形成为壳体5的一部分。能够区分油排出管42的两种主要工作模式。通常，油管42可以包括回收部421、传输部422和排放部423。

回收部421优选地位于面对轮轴22的第二端部22b的位置，基本上与轮轴22的第二端部22b处于同一水平面上，且位于轮轴22的下游部分，以利用重力流。

在连接处提供密封系统(未示出)以限制泄漏。

在第一实施例中，传输部422将油提升至小齿轮的上部并将油一滴一滴地排放到小齿轮的上部，以便通过重力流润滑小齿轮2。因此，不需要在非常高的压力下提升油：它足以克服传输部422的流体静压力。第一实施例优选地用于具有莫诺(偏心螺杆)式泵的实施例。

在第二实施例中，当油被加压时，排放部423可包括喷嘴7，喷嘴7给小齿轮2喷油。喷射通常在小齿轮2的下部完成。

当如螺杆式泵的某些变形中那样，油通过泵加压时，可以使用第二实施例。

油排出管42也可有助于润滑轴承6或出现在附件齿轮箱(AGB)中的任何其他轴承，更通常地，润滑需要润滑的任何位置。

可选地，油排出管42可以穿过壳体5以润滑附件齿轮箱(AGB)的其他元件。

由于系统的结构和所涉及的压力水平，本发明特别涉及接近小齿轮2的局部润滑。接近意味着如下距离：该距离使得装置1可在整个距离上传输油。根据本发明的有利的实施例，甚至可以自润滑，这是因为小齿轮2供给润滑它的装置1。

不管润滑的元件，润滑可以通过一滴一滴灌注或通过在压力下喷油(例如通过喷嘴)来进行。

本发明适用于任何尺寸的小齿轮2。事实上，泵与空心小齿轮轮轴22集成的原理可以推广到任何类型的轮轴22和轴23直径。

类似地，组成泵的元件的尺寸(轴的直径、螺旋数量等)可以根据需要进行调整。

在附件驱动系统中，提供了多个装置1且多个装置1彼此紧密配合。

具体地，装置1使得传输动力和/或减小供应附件的比率成为可能。

Claims (14)

1.一种用于润滑航空器的附件驱动系统的元件的装置(1)，所述装置包括具有小齿轮轮轴(22)的小齿轮(2)，所述小齿轮轮轴(22)是空心的且具有旋转轴线(R-R′)，所述装置(1)的特征在于，所述装置(1)还包括：

●轴(23)，布置在所述小齿轮轮轴(22)的内部并沿所述旋转轴线(R-R′)延伸，

●空间(E)，位于所述轴(23)和所述小齿轮轮轴(22)之间，允许油发生移动，

●油贮藏器(31)，面对所述空间(E)地布置在所述小齿轮轮轴(22)的第一端部(22a)处，

●油排出管(42，421)，面对所述空间(E)地布置在所述小齿轮轮轴(22)的第二端部(22b)处，

其中，所述小齿轮轮轴(22)和所述轴(23)一起形成泵且由于所述小齿轮轮轴(22)围绕所述轴(23)旋转，所述小齿轮轮轴(22)和所述轴(23)配合以将油从所述贮藏器(31)朝向所述油排出管(42，421)驱动。

2.根据权利要求1所述的装置，其中：

●所述小齿轮轮轴(22)具有螺旋形空心部分，以及

●所述轴(23)形成具有与所述螺旋形空心部分的形状互补的形状的偏心螺杆，

所述泵为莫诺(偏心螺杆)式泵。

3.根据权利要求1所述的装置，其中：

●所述小齿轮轮轴(22)具有空心圆柱形管的形状，以及

●所述轴(23)包括螺纹形状的螺旋(24)，所述螺旋(24)朝向所述小齿轮轮轴(22)径向地延伸且沿平行于所述旋转轴线(R-R′)的方向围绕所述轴(23)缠绕，

所述泵为阿基米德螺旋式泵。

4.根据权利要求1所述的装置，其中：

●所述小齿轮轮轴(22)具有圆柱形管的形状，在所述圆柱形管的内部布置有螺旋(25)，所述螺旋(25)朝向所述轴(23)径向地延伸且沿平行于所述旋转轴线(R-R′)的方向围绕所述轴(23)缠绕，以及

●所述轴(23)是圆柱形的。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的装置，其中所述螺旋(24，25)的径向延伸尺寸(e，e′)小于所述轮轴(22)与所述轴(23)之间的距离(d，d′)。

6.根据权利要求4至5中任一项所述的装置，其中所述螺旋(24，25)的螺距(L，L′)是常数。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的装置，其中所述螺旋(24，25)的螺距(L，L′)在所述第一端部(22a，23b)和所述第二端部(22b，23b)之间减小，以使得泵送的油的压力增加。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述油排出管(42，423)在要被润滑的位置释放油，要被润滑的位置例如位于所述小齿轮(2)的上部。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述油排出管(42，421)连接至喷嘴(7)，所述喷嘴(7)在压力作用下喷油或在重力作用下一滴一滴地操作。

10.一种包括根据权利要求1至9中任一项所述的装置(1)的组件，所述组件还包括壳体(5)和/或盖(51)，所述盖位于所述装置的旋转轴线(R-R′)上。

11.根据权利要求10所述的组件，其中所述油贮藏器(31)是集成至所述壳体(5)或所述盖(51)中的收集器或容器。

12.根据权利要求10或11所述的组件，其中所述贮藏器(31)通过所述壳体(5)中的油的流动而被供应。

13.一种包括根据权利要求10至12中任一项所述的组件的单元，所述单元还包括涡轮发动机形式的推进单元，所述推进单元给所述附件驱动系统供应动力且允许所述小齿轮(2)被旋转地驱动。

14.一种航空器，包括根据权利要求1至13中任一项所述的装置、组件或单元。