用于涡轮机的扭矩传递和测量组合件

技术领域

本发明涉及用于涡轮机的扭矩传递和测量组合件，所述涡轮机例如飞机的涡轮喷气或涡轮螺旋桨发动机。

背景技术

扭矩传递和测量组合件的已知实例在文献FR 3 032 525 A1中公开。

图1示出由申请人生产的用于装备涡轮机的现有技术的扭矩传递和测量组合件1。此组合件包括小齿轮2，所述小齿轮包括：径向外部圆柱形部分3，其具备围绕轴线X延伸的环形传动装置4；第一环形部分5和第二环形部分6，其分别在第一方向D1和第二方向D2上彼此相对地轴向延伸；以及连接部分7，其在圆柱形部分3与环形部分5、6之间径向延伸。

术语径向、轴向和圆周是相对于X轴定义的。

传动装置4用于与涡轮机的第一部件的互补传动装置协作，从而形成扭矩输入或相应输出。

连接部分2是截头圆锥形的且在第二方向D2的方向上扩张。第一环形部分5包括在连接部分7的延续中延伸的截头圆锥形部分5a以及包括齿条5c的径向内部圆柱形部分5b。圆柱形部分5b相对于涡轮机的固定部分由第一轴承8旋转导引。第二环形部分6包括在所述第二方向D2上变窄的截头圆锥形部分6a和径向内部圆柱形部分6b。所述圆柱形部分6b相对于涡轮机的固定部分由第二轴承9旋转导引。所述两个截头圆锥形部分5a、6a在其径向外部末端处接合，且接合连接部分7的径向内部末端。

小齿轮2旋转联接到动力轴10。特定来说，所述动力轴10在小齿轮2内部沿着轴线X延伸且包括第一末端11和第二末端12。第一末端11包括齿条13，所述齿条与小齿轮2的互补齿条5c协作以便确保其旋转联接。第二末端12还包括齿条14，所述齿条与涡轮机的第二部件16的互补齿条15协作，从而形成扭矩输出或相应输入。

动力轴10由第三轴承17旋转导引，所述第三轴承由轴向安装于动力轴10的肩部或环形肋18与旋拧到动力轴10上的螺母19之间的滚珠轴承形成。

第一音轮20安装在动力轴10上。第一音轮20由包括齿21的环形成，所述齿在圆周上彼此均匀间隔开。音轮20旋转联接到动力轴10。

参考轴22安装于动力轴10的轴向中间区域周围。参考轴22包括位于动力轴10的第一末端11的侧上的第一末端23，以及位于动力轴10的第二末端12的侧上的第二末端24。

参考轴22的第一末端23例如通过收缩配合或电镀而紧固到动力轴10。参考轴22的第二末端24包括第二音轮25，所述第二音轮包括在圆周上彼此均匀间隔开的齿26，所述齿轴向位于第一音轮20的齿21处。第二音轮25的齿26沿圆周位于第一音轮20的齿21之间，如图2中所示。

扭矩传递和测量组合件1进一步包括用于测量扭矩的采集构件27，所述采集构件与第一音轮20和第二音轮25轴向相对安置，且被配置成输出表示第一音轮20与第二音轮25之间的角度变化的信号。

如本身已知，采集构件27可以由电磁型传感器形成，所述电磁型传感器能够产生和与传感器27相对地移动的音轮20、25的转数和齿21、26的数目成比例的交替信号。

传感器27包括永久磁体和线圈，所述磁体在线圈中产生磁场。此磁场可以在空气中或在传感器的前方旋转的音轮的金属中闭合。因此，线圈中的通量变化出现，且交替电动势(emf)出现在其端子处。

所述通量变化感应出线圈中的交流电压，其频率等于每一音轮20、25的齿21、26的通过频率。

计算构件允许从源自传感器27的信号推断两个音轮20、25之间的相对角度相移，此相移产生于由动力轴10的轴向位于参考轴22的末端23、24之间的部分中的扭矩引发的角度变形。

此结构需要组装大量的零件。此组合件需要参考轴的音轮的准确校准操作，且因此实施起来复杂且昂贵。

此外，安装参考轴22在动力轴10周围的参考轴22的第二末端24处产生摩擦，这些摩擦导致影响扭矩测量准确性的滞后现象。

此外，扭矩测量的准确性需要动力轴10的足够角度变形。为此目的，应当确保动力轴10的变形轴向区域是足够的，这调节了传递组合件1的轴向尺寸。然而，需要减小组合件1的轴向大小。

发明内容

本发明旨在以简单、有效且便宜的方式克服这些缺点。

为此目的，本发明涉及一种用于传递和测量扭矩的组合件，所述扭矩在涡轮机的第一部件和第二部件之间传递，所述组合件包括小齿轮，所述小齿轮包括在承载所述小齿轮的传动装置的连接部分处接合在一起的第一环形部分和第二环形部分，所述第一环形部分和第二环形部分在相反方向上根据所述小齿轮的旋转轴从所述连接部分轴向延伸，所述环形部分中的至少一个由所述小齿轮的导引轴承旋转导引，所述小齿轮进一步包括轴向延伸的动力轴，所述动力轴包括旋转联接到所述小齿轮的所述第一环形部分的第一区域以及用于旋转联接到所述涡轮机的所述第二部件的第二区域，所述第一区域与所述第二区域轴向间隔开，且用于测量所述动力轴的扭力的构件安置于位于所述第一区域和第二区域之间的所述动力轴的第三区域处，所述测量构件包括至少一个音轮和能够与所述音轮协作的采集构件，其特征在于所述测量构件包括装备所述动力轴的所述第三区域的第一音轮以及装备所述小齿轮的所述第二环形部分且与所述第一音轮轴向相对定位的第二音轮，所述采集构件与所述第一音轮和所述第二音轮轴向相对安置且被配置成输出表示所述第一音轮与所述第二音轮之间的角度变化的信号。

术语轴向、径向和圆周是相对于前述轴线定义的。

与由申请人生产的现有技术相比，此结构允许限制扭矩传递和测量组合件的零件的数目以及轴向大小。因此，避免冗长的安装和校准操作。此结构还允许限制或避免前述滞后现象。

小齿轮的第二环形部分并不希望传递扭矩，且因此在操作中不经历扭力。因此，此部分充当参考轴。

由小齿轮和动力轴形成的组合件可以通过增材制造制作。

第二音轮可以位于第二环形部分的自由末端处。

小齿轮和动力轴可以单件式制作。

因此，动力轴的第一区域在动力轴与小齿轮之间形成材料桥。

所述单件式制作可以通过增材制造或通过永久组装来执行。

第二音轮可以形成于小齿轮的第二环形部分的圆柱形部分的一个末端处，所述末端与小齿轮的第二环形部分和第一环形部分之间的接合点相对定位。

小齿轮的导引轴承可以围绕所述圆柱形部分安装以旋转导引所述圆柱形部分。

源自采集构件的信号可以传输到计算部件，所述计算部件被配置成从所述信号确定由动力轴传递的扭矩。

动力轴的第一区域和第二区域可以由所述动力轴的第一轴向末端和相对的第二轴向末端形成。

第二区域可以包括齿条，所述齿条用于与涡轮机的第二部件的互补齿条协作。

第一环形部分可以包括由小齿轮的导引轴承旋转导引的圆柱形部分。

第一轴承和/或第二轴承可以由滚柱轴承、滚珠轴承或滚针轴承组成。

动力轴可以由第三轴承旋转导引。第三轴承可以轴向位于第二区域和第三区域之间。第三轴承可以由滚柱轴承或滚珠轴承组成。

第三轴承可以轴向插入于动力轴的肩部与旋拧到所述动力轴上的螺母之间。

第一音轮和/或第二音轮可以包括由凹陷区域分离的齿，第一音轮和/或第二音轮的齿中的一个和/或凹陷区域中的一个具有的圆周尺寸不同于对应音轮的其它齿或其它凹陷区域。

换句话说，所考虑的音轮可以具有齿或单个凹陷区域从而允许确定所述音轮的角位置。

采集构件可以包括电磁类型的传感器。传感器可以包括永久磁体和线圈，所述磁体能够在线圈中产生磁场。

小齿轮的第一环形部分和/或第二环形部分可以包括截头圆锥形部分和圆柱形部分。所述圆柱形部分可用以安装轴承。所述环形部分的所述截头圆锥形部分可以在其径向外部末端处接合。连接区域可以将小齿轮的传动装置连接到第一环形部分和第二环形部分。所述连接区域可以是截头圆锥形。

本发明还涉及包括前述类型的组合件的涡轮机。

所述涡轮机可以是直升机涡轮发动机、飞机的涡轮喷气或涡轮螺旋桨发动机。

附图说明

[图1]是由申请人生产的现有技术的扭矩传递和测量组合件的轴向截面的二分之一视图，

[图2]是用于测量图1的组合件的动力轴的扭力的构件的示意性透视图，

[图3]是根据本发明的实施例的扭矩传递组合件的轴向截面的二分之一视图。

具体实施方式

图3示出根据本发明的实施例的用于装备涡轮机的扭矩传递组合件。此组合件包括小齿轮2，所述小齿轮包括：径向外部圆柱形部分3，其具备围绕轴线X延伸的环形传动装置4；第一环形部分5和第二环形部分6，其分别在第一方向D1和第二方向D2上彼此相对地轴向延伸；以及连接部分7，其在圆柱形部分3与环形部分5、6之间径向延伸。环形传动装置4由连接部分7运载且在表示的实例中是笔直传动装置。然而，其它传动装置类型是可能的，例如锥形传动装置。

术语径向、轴向和圆周是相对于X轴定义的。

传动装置4用于与涡轮机的第一部件的互补传动装置协作，从而形成扭矩输入或相应输出。

连接部分2是截头圆锥形的且在第二方向D2的方向上扩张。第一环形部分5包括在连接部分7的延续中延伸的截头圆锥形部分5a以及包括齿条或例如焊接、收缩配合...等组合件解决方案的径向内部圆柱形部分5b。圆柱形部分5b相对于涡轮机的固定部分由第一轴承8旋转导引。第二环形部分6包括在所述第二方向D2上变窄的截头圆锥形部分6a和径向内部圆柱形部分6b。所述圆柱形部分6b相对于涡轮机的固定部分由第二轴承9旋转导引。所述两个截头圆锥形部分5a、6a在其径向外部末端处接合，且接合连接部分7的径向内部末端。

小齿轮2紧固到动力轴10且与所述动力轴成一体。特定来说，所述动力轴10在小齿轮2内部沿着轴线X延伸且包括第一末端11和第二末端12。第一末端11通过径向环形区域5d连接到第一环形部分5的对应末端。第二末端12包括齿条14，所述齿条与涡轮机的第二部件16的互补齿条15协作，从而形成扭矩输出或相应输入。

动力轴10由第三轴承17旋转导引，所述第三轴承由轴向安装于动力轴10的肩部或环形肋18与旋拧到动力轴10上的螺母19之间的滚珠轴承形成。

第一音轮20形成于动力轴10的轴向中间区域中。第一音轮20包括在圆周上彼此均匀间隔开的齿21。音轮20旋转联接到动力轴10。

第二环形部分的自由末端包括第二音轮25，所述第二音轮包括在圆周上彼此均匀间隔开的齿26，所述齿轴向位于第一音轮20的齿21处。第二音轮25的齿26沿圆周位于第一音轮20的齿21之间。

组合件1进一步包括采集构件27，所述采集构件与第一音轮20和第二音轮25轴向相对安置且被配置成输出表示第一音轮20与第二音轮25之间的角度变化的信号。

如本身已知，采集构件27可以由电磁型传感器形成，所述电磁型传感器能够产生和与传感器27相对地移动的音轮20、25的转数和齿21、26的数目成比例的交替信号。

传感器27包括永久磁体和线圈，所述磁体在线圈中产生磁场。此磁场可以在空气中或在传感器的前方旋转的音轮的金属中闭合。因此，线圈中的通量变化出现，且交替电动势(emf)出现在其端子处。

所述通量变化感应出线圈中的交流电压，其频率等于每一音轮20、25的齿21、26的通过频率。

计算构件允许从源自传感器27的信号推断两个音轮20、25之间的相对角度相移，此相移产生于由动力轴10的轴向位于参考轴22的末端23、24之间的部分中的扭矩引发的角度变形。

第一音轮20和/或第二音轮25可以包括至少一个齿或至少一个凹陷区域(在两个齿之间定界)，所述至少一个齿或至少一个凹陷区域具有不同于对应音轮的其它齿或其它凹陷区域的圆周尺寸。换句话说，所考虑的音轮20、25可以具有齿或单个凹陷区域从而允许确定所述音轮的角位置。

应注意，在此实施例中，组合件1不再具有参考轴。与由申请人生产的现有技术相比，此结构允许限制动力传递组合件1的零件的数目以及轴向大小。因此，避免冗长的安装和校准操作。此结构还允许限制或避免前述滞后现象。

小齿轮2的第二环形部分6并不希望传递扭矩，且因此在操作中不经历扭力。因此，此部分充当参考轴。

小齿轮2和动力轴10可以通过增材制造来制作，以便在一个单个操作中做出零件。

也可以通过常规机械加工构件，通过例如焊接等用于组装两个零件的过程来做出小齿轮2和动力轴10。