JP6839704B2 - ２つの中間伝達ラインを持つ減速機の負荷分配 - Google Patents

Description

本発明は、特にターボ機械のための、２つの中間伝達ラインを持つ減速機に関する。

従来技術は、特に、文献米国特許第３７７２９３４号明細書、欧州特許出願公開第０６３６８１３号明細書、および国際公開第２０１３／１５０２２９号を含む。

ターボ機械は、１つまたは複数の機械的減速機を備えることができる。これは、特に、プロペラが減速機を使ってタービンシャフトによって回転させられるターボプロップエンジン機の場合である。

遊星歯車減速機構、チェーン歯車、ウォームギア、中間伝達ライン、等のような、多くの種類の減速機がある。本発明は、主として、伝達ラインを持つ減速機（複合減速機とも呼ばれる）に関する。

現在の技術においては、この種の減速機は、入力ラインと２つの中間伝達ラインを使って入力ラインによって駆動される出力ラインとを備える。入口ラインによって伝達される動力は、出力ラインに伝達される前に中間ラインの間で分割される。中間伝達ラインは、平行であり、一般に、入力ラインと噛み合う入力歯車および出力ラインと噛み合う出力歯車を担持するシャフトをそれぞれ備える。異なる歯車の歯数を変化させることによって、入力ラインと出力ラインとの間の減速比を得ることができる。この構造は、限られた空間において、および制御された質量によって大きな減速が可能である。

定義により、この種の減速機は、不静定システムである。特定の構成がなければ、一方の中間ラインはモータ動力の大部分にこれを通過させることができるが、他方の中間ラインは事実上いかなる動力の流れも起こらない。

したがって、動力の半分が減速機の中間ラインの各々を通過することを確実にするように、上述の種類の減速機の中間ラインの間に負荷を分配させる必要性が存在する。

１つの解決策は、入力ラインの１つの端部を旋回結合するためのボールソケット手段と、入力ラインの反対側の端部の半径方向の動きを減衰させるための手段とを設けることから成る。

入力ラインは、（その長手方向軸線に対して）半径方向に動きやすい。これは、たとえば、モータシャフトに関して、入力ラインの端部の１つが旋回可能に取り付けられることによって可能になる。したがって、入力ラインの反対側の端部は、半径方向に動くことができ、これらの動きは減衰される。旋回および減衰のためのこれらの手段は、負荷を分配させるための手段を形成し、これは、次のように機能する。中間ラインの一方がより多く負荷される、すなわち、このラインを通過するトルクが他方のラインを通過するトルクより大きいならば、この場合、トルクによって生成される入力ラインの歯車の応力は、一方の側が他方よりも大きい。したがって、力が入力歯車に加えられることになり、これは、入力ラインの半径方向の動きをもたらすことになる。この動きにより、遊びが入力ラインのレベルで再平衡されるようになっている。平衡されると、中間ラインのトルクによって歯車に置かれる応力は相殺し、これは、中間ラインのトルクが等しいことを意味する。

しかしながら、この解決策は、歯車のミスアライメントを招く場合がある。この整列してない動作が原因で、ギア歯の「クラウニング」型の補正が必要とされる。この補正は、歯の面圧の増加を招く。加えて、ミスアライメントが大きな影響を与える場合は、たとえクラウニングを適用しても、必ずしも減速機の許容可能な動作を確実にすることができるとは限らない。

米国特許第３７７２９３４号明細書 欧州特許出願公開第０６３６８１３号明細書 国際公開第２０１３／１５０２２９号

本発明は、上述の問題に対する簡単で効率的で経済的な解決策を提案する。

本発明は、入力ラインと、中間ラインを使って入力ラインによって駆動される出力ラインとを備える、特にターボ機械用の２つの中間伝達ラインを持つ減速機にして、これらの中間ラインが実質的に平行である減速機であって、前記中間ラインの間に負荷を分配する手段を備え、この負荷分配の手段が、入力ラインの第１の端部を旋回結合するためのボールソケット手段と、入力ラインの前記第１の端部の半径方向の動きを減衰させるための第１の手段と、入力ラインの第２の反対側の端部の半径方向の動きを減衰させるための第２の手段と、を備えることを特徴とする、減速機に関する。

本発明の背後にある原理は、入力ラインを２つの離れている減衰手段に取り付けることである。本発明により、入力ラインがミスアライメントなしに垂直に動くことができるようになっている。

本発明による減速機は、分離してまたは互いに組み合わさって適用される次の特徴のうちの１つまたはいくつかを含むことができ：
前記第１および第２の減衰手段は、入力ラインが中間ラインの軸線を実質的に通過する平面にほぼ垂直な方向に動くことができるように構成され、
前記第１および第２の減衰手段は、ばね、好ましくは戻しばねを備え、
前記ばねは、同一であり、
前記第１および第２の減衰手段は、ころ軸受を備え、
前記第１および第２の減衰手段の各々は、入力ラインの前記第１または第２の端部に取り付けられるころ軸受を備え、このころ軸受が、ばねによって支持され、
前記第１および第２の減衰手段は、同一であり、
前記第１および第２の減衰手段は、入力ラインの歯車の両側に取り付けられ、
前記第１および第２の減衰手段（）は、前記歯車から等距離に位置しており、ローラは、各ローラ上で同じ動きをするように、したがって歯のミスアライメントを回避するようにギア歯から等距離に配置され得る。

また、本発明は、上述のような少なくとも１つの減速機を備えることを特徴とする、ターボ機械に関する。減速機は、ターボ機械によって流線型にされていないプロペラを駆動するように構成される出力ラインを備えることができる。

好ましくは、ターボ機械は航空機ターボプロップエンジン機である。

本発明は、非限定的な実施例として、また添付の図面を参照して次の説明を読むとよりよく理解されるであろうし、本発明の他の詳細、特徴、および利点が明らかになるであろう。

側面から見た、２つの中間伝達ラインを持つ減速機の非常に概略的な図である。 正面から見た、２つの中間伝達ラインを持つ減速機の非常に概略的な図である。 中間ラインの間の負荷の不均一な配分を示す、説明した種類の減速機の正面から見た部分概略図である。 中間ラインの間の負荷の均一な配分を示す、説明した種類の減速機の正面から見た部分概略図である。 負荷分配手段を備えた入力ラインの非常に概略的な図である。 本発明による負荷分配手段を備えた入力ラインの非常に概略的な図である。

図１は、２つの中間伝達ラインを持つ減速機１０を非常に概略的に示しており、前記減速機１は、主として、４つの部分、すなわち入力ライン１２と、出力ライン１４と、入力ライン１２によって駆動され、次には出力ライン１４を駆動する２つの中間伝達ライン１６とを備える。

減速機の異なる部分１２、１４、１６は、一般に、ここには示されていない減速機ケーシングに取り付けられ、この減速機は、たとえば入力ラインの通過、およびターボ機械の第１の構成要素へのその接続のための第１の開口部と、出力ラインの通過、およびターボ機械の第２の構成要素へのその接続のための第２の開口部とを備える。たとえば、第１の構成要素は、ターボ機械のタービンシャフトであり、第２の構成要素は、ターボ機械がターボプロップエンジン機である場合にはそのターボ機械のプロペラの駆動シャフトである。

入力ライン１２は、外歯を持つ歯車２０を担持するシャフト１８を含む。歯車２０およびシャフト１８は、同軸であり、Ｂとマークされた同じ軸線を中心として回転する。

出力ライン１４は、外歯を持つ歯車２４を担持するシャフト２２を含む。歯車２４およびシャフト２２は、同軸であり、Ａとマークされた同じ軸線を中心として回転する。この場合に、これらは、歯車２０および入力ラインのシャフト１８と同じ回転方向に回転する。

入力ライン１２および出力ライン１４は、平行である。したがって、それらの回転軸線Ａ、Ｂは、平行である。

中間伝達ライン１６は、実質的に平行であり、同一である。各ライン１６は、第１の端部で入力歯車２６を、および第２の端部で出力歯車２８を担持するシャフト２５を備える。出力歯車２８は、出力ライン１４の歯車２４と噛み合う。入力歯車２６は、入力ライン１２の歯車２０と噛み合う。歯車２６、２８は、外歯を有する。各シャフト２５およびその歯車２６、２８は、同軸であり、軸線ＡおよびＢに平行な、Ｃとマークされた同じ軸線を中心として回転する。

先に説明されたように、この種の減速機１０は、不静定システムであり、一方の中間ライン１６はモータ動力の大部分にこれを通過させることができるが、他方の中間ラインは、事実上いかなる動力の流れも起こらない。図２でお分かりのように、動力または負荷のこの不十分な分配は、主として、歯車２６は点Ｃで歯車２０と接触しており、また中間ラインの一方の歯車２８は点Ｄで歯車２４接触しているが、歯車２４と他方の中間ラインの歯車２８との間のＥで遊びがないことを確実にすることが困難であるという事実によるものである。

本発明は、減速機１０に中間ライン１６の間で負荷を分配するための手段を装備することによってこの問題に対する解決策を提案する。

負荷の分配の一般的原理は、図３から図５に示されており、図６は、本発明の一実施形態を示している。

入力ライン１２のシャフト１８は（その長手方向軸線に対して）半径方向に動きやすい。これは、たとえばタービンシャフトに関して、その端部の１つが旋回可能に取り付けられる（図５）ことによって可能になる。シャフト１８の端部は、たとえば、減速機の入力ラインをタービンシャフトに接続するスリーブ３２の相補的な溝に係合する旋回溝３０を備える。半径方向の動きは、この時に、その旋回端部のレベルに位置している点の周りの入力ライン１２の旋回として理解されるべきである。

したがって、入力ライン１２のシャフト１８の反対側の端部は、半径方向に動くことができ、これらの動きは、ばね３４によって減衰される。

中間ライン１６の一方がより多く負荷される（図３）、すなわち、このラインを通過するトルクが他方のラインを通過するトルクより大きいならば、この場合、このトルクによって生成される入力ラインの歯車２０の応力ｆ１は、一方の側が他方よりも大きい。したがって、力Ｆが入力ラインの歯車２０に加えられることになり、これは、入力ラインの動きをもたらすことになる。この動きにより、遊びが入力ラインのレベルで再平衡されるようになっている。平衡されると、中間ラインのトルクによって歯車２０に置かれる応力ｆ１、ｆ２は相殺し、これは、中間ラインのトルクが等しいことを意味する。

有利なことに、ばね３４の減衰手段は、入力ライン１２のシャフト１８を案内するころ軸受３６と組み合わされる。

上述のように、歯車のミスアライメントが、図５に示されるように発生する場合がある。この整列してない動作が原因で、ギア歯の「クラウニング」型の縦方向の補正が必要とされる。この補正は、歯の面圧の増加を招く。加えて、ミスアライメントが大きな影響を与える場合は、たとえクラウニングを適用しても、必ずしも減速機の許容可能な動作を確実にすることができるとは限らない。

本発明により、この問題が全体的な入力ライン減衰によって改善されるようになっている。

図６は、本発明の一実施形態の一実施例を示しており、その場合、上述の要素は同じ参照数字で示されている。

たとえばボール型の２つのころ軸受３６が、入力ライン１２の端部において歯車２０の両側に取り付けられる。

古典的には、各軸受３６は、それぞれ内側および外側の２つのリングを備えることができ、その間にリング状の保持器によって保持され得る玉軸受の列が延在する。旋回溝３０を備えるその端部と反対側に、第１の軸受３６の内輪が入力ライン１２のシャフト１８の端部に固定して取り付けられる。第２の軸受３６の内輪は、旋回溝３０を備えるシャフト１８の端部に固定して取り付けられる。

減衰ばね３４は、軸受３６を支持する。第１のばね３４は、第１の軸受３６を支持し、第２のばね３４は、第２の軸受３６を支持する。好ましくは、ばね３４は、同一である。好ましくは、ばねは、戻しばねである。有利なことに、それらは、歯車２０から等距離に位置している。

旋回溝３０を備えるシャフト１８の端部は、減速機の入力ラインをタービンシャフトに接続するスリーブ３２の相補的な溝に係合される。

本発明は、図３および図４に関して先に述べたように機能する。図６に見られるように、中間ライン１６の一方がより多く負荷される（図３）、すなわち、そのラインを通過するトルクが他方のラインを通過するトルクより大きいならば、この場合、このトルクによって生成される入力ラインの歯車２０の応力ｆ１は、他方の側よりも大きい。したがって、力Ｆが入力ラインの歯車２０に加えられることになり、これは入力ラインの動きをもたらすことになるが、本発明のおかげで、これは位置ずれが生じることになることを意味しない。

Claims (9)

1. 入力ライン（１２）と、中間ラインを使って入力ラインによって駆動される出力ライン（１４）とを備える、特にターボ機械用の２つの中間伝達ライン（１６）を持つ減速機（１０）にして、これらの中間ラインが実質的に平行である減速機（１０）であって、前記中間ラインの間に負荷の分配の手段を備え、この負荷分配の手段が、入力ラインの第１の端部を旋回結合するためのボールソケット手段（３０）と、入力ラインの前記第１の端部の半径方向の動きを減衰させるための第１の手段（３４）と、入力ラインの第２の反対側の端部の半径方向の動きを減衰させるための第２の手段（３４）と、を備え、前記第１および第２の減衰手段（３４）は、入力ライン（１２）が中間ラインの軸線（Ｃ）を実質的に通過する平面にほぼ垂直な方向に動くことができるように、構成されていることを特徴とする、減速機（１０）。
2. 前記第１および第２の減衰手段（３４）が、ばね、好ましくは戻しばねを備える、請求項１に記載の減速機（１０）。
3. 前記ばねが、同一である、請求項２に記載の減速機（１０）。
4. 前記第１および第２の減衰手段（３４）が、ころ軸受を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の減速機（１０）。
5. 前記第１および第２の減衰手段（３４）の各々が、入力ラインの前記第１または第２の端部に取り付けられるころ軸受を備え、このころ軸受が、ばねによって支持される、請求項３に従属する請求項４に記載の減速機（１０）。
6. 前記第１および第２の減衰手段（３４）が、同一である、請求項１から５のいずれか一項に記載の減速機（１０）。
7. 前記第１および第２の減衰手段（３４）が、入力ライン（１２）の歯車（２０）の両側に取り付けられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の減速機（１０）。
8. 前記第１および第２の減衰手段（３４）が、前記歯車から等距離に位置している、請求項７に記載の減速機（１０）。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の少なくとも１つの減速機（１０）を備えることを特徴とする、ターボ機械。

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