Планетарный механизм для летательного аппарата, выполненного с возможностью висения

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям редукторов вертолетов и конвертопланов. Планетарный механизм для летательного аппарата (1), выполненного с возможностью висения, имеет солнечную шестерню (7), вращающуюся вокруг первой оси (A), неподвижную коронную шестерню (9), расположенную соосно с первой осью (A) и радиально снаружи относительно солнечной шестерни (7). Множество планетарных шестерен (11) помещены между зубьями солнечной (7) и коронной шестерен (9), зацепляются с ними и вращаются вокруг соответственных вторых осей (B), которые, в свою очередь, обращают вокруг первой оси (A). Средство подачи смазки (16) имеет несколько сопел (17), скомпонованных вокруг первой оси (A) и солнечной шестерни (7), чтобы создавать кольцевой поток (F) смазки. Достигается улучшение смазки солнечной шестерни. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к планетарному механизму для летательного аппарата, выполненного с возможностью висения, такого как конвертоплан или вертолет, на который последующее описание ссылается только в качестве примера.

Как известно, вертолеты обычно оборудованы некоторым количеством трансмиссий для передачи мощности с одной или более турбин на несущий и/или рулевой винт и/или с турбины на вспомогательные устройства, то есть для подачи энергии, например, необходимой для приведения в действие бортового оборудования.

Одна из трансмиссий нормально помещена между турбиной и приводным валом несущего винта.

Последняя понижающая ступень этой трансмиссии обычно является эпициклическим (планетарным) редуктором для передачи мощности с отвечающими требованиям крутящим моментом и скоростью на вал винта.

Эпициклический редуктор по существу содержит:

- первую или солнечную шестерню, которая вращается вокруг неподвижной первой оси;

- неподвижную вторую или коронную шестерню, соосную с первой осью; и

- несколько планетарных шестерен, которые зацепляются с солнечной и коронной шестернями и вращаются вокруг соответственных подвижных вторых осей, параллельных первой оси.

Вышеприведенный эпициклический редуктор также содержит водило планетарной передачи, которое вращается вокруг первой оси и присоединено к планетарным шестерням.

Таким образом, в дополнение к вращению вокруг своих соответственных вторых осей, планетарные шестерни также обращаются вокруг первой оси солнечной шестерни.

Точнее, солнечная шестерня присоединена к входному валу, и водило планетарной передачи действует в качестве выходного вала, присоединенного в валу винта.

Другими словами, механическая мощность поступает на планетарный механизм через солнечную шестерню и передается с надлежащими крутящим моментом и скоростью на вал винта водилом планетарной передачи.

Солнечная шестерня, коронная шестерня и планетарные шестерни, все, установлены на кольцевой нижней несущей пластине и смазываются маслом через сопла, установленные на двух рейках, прикрепленных к пластине, радиально относительно первой оси, и отходящих от внешней периферии солнечной шестерни.

Вследствие местоположения сопел, в двух предварительно определенных положениях относительно солнечной шестерни, и размера планетарных шестерен, пространство для потока масла из сопел является крайне ограниченным, таким образом, препятствуя постоянной смазке зацепляющихся зубьев солнечной шестерни и плоской шестерни, а значит, обеспечивая в результате плохую смазку, особенно солнечной шестерни, которая выполняет обычно несколько циклов зацепления за оборот.

US 2011/0299974A1 раскрывает планетарный механизм согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить планетарный механизм, для летательного аппарата, выполненного с возможностью висения, который сконструирован, чтобы устранять вышеприведенный недостаток недорогим и несложным образом.

Согласно настоящему изобретению, предложена планетарная передача для летательного аппарата, выполненного с возможностью висения, как заявлено в п. 1 формулы изобретения.

Настоящее изобретение также относится к летательному аппарату, выполненному с возможностью висения, как заявлено в п. 12 формулы изобретения.

Предпочтительный неограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения далее будет описан в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 схематически показывает вид в перспективе летательного аппарата при зависании, в частности, вертолета, содержащего планетарный механизм в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2 показывает покомпонентное изображение в перспективе планетарного механизма, включенного в летательный аппарат по фиг. 1;

фиг. 3 показывает вид в большем масштабе в перспективе планетарного механизма по фиг. 2 при использовании;

фиг. 4 и 5 показывают виды в большем масштабе в перспективе планетарного механизма по фиг. 3 с частями, удаленными для ясности;

фиг. 6 показывает вид в большем масштабе в перспективе детали, показанной на фиг. 5;

фиг. 7 показывает горизонтальное сечение детали по фиг. 6.

Позиция 1 на фиг. 1 указывает в целом летательный аппарат, выполненный с возможностью висения - в показанном примере, вертолет.

Вертолет 1 по существу содержит фюзеляж 2; несущий винт 3, установленный на фюзеляже 2, чтобы вращаться в первой плоскости и поддерживать вертолет в целом; и рулевой винт 4, установленный на заднем конце фюзеляжа 2 и вращающийся во второй плоскости, поперек первой плоскости, чтобы противодействовать вращению фюзеляжа 2 винтом 3.

Вертолет 1 также содержит основную трансмиссию 5 для передачи мощности с турбины (не показана) на приводной вал (не показан) винта 3; и вспомогательную трансмиссию с силовым приводом от трансмиссии 5 и, в свою очередь, подающую мощность на винт 4.

Трансмиссия 5 содержит последнюю ступень, по существу определенную планетарным механизмом 6 (фиг. 2 и 3), которая передает мощность с надлежащими крутящим моментом и угловой скоростью на приводной вал винта 3.

В показанном примере планетарный механизм 6 является редуктором.

С конкретной ссылкой на фиг. 2-5 планетарный механизм 6 по существу содержит:

- солнечную шестерню 7, которая имеет внешние зубья 8, вращается вокруг оси A и функционально присоединена к входному валу (не показан) каскада, часть которого формирует планетарный механизм 6;

- неподвижную коронную шестерню 9, имеющую внутренние зубцы 10 и проходящую коаксиально оси A, вокруг солнечной шестерни 7;

- множество - в показанном примере пять - планетарных шестерен 11, каждая из которых имеет соответственные внешние зубья 12, вращается вокруг соответственной оси B, параллельной оси A, и зацепляется с солнечной шестерней 7 и коронной шестерней 9; и

- водило 13 планетарной передачи, которое вращается вокруг оси A, присоединено непосредственно к приводному валу (не показан) винта 3 и присоединено к планетарным шестерням 11.

Коронная шестерня 9 является большей по диаметру, чем солнечная шестерня 7, и планетарные шестерни 11 вставлены между коронной шестерней 9 и солнечной шестерней 7.

Каждая планетарная шестерня 11 вращается вокруг своей собственной оси B и обращается вокруг оси A, то есть оси B подвижны вокруг оси A.

Механическая мощность поступает в планетарный механизм 6 через солнечную шестерню 7 и выходит на вал винта 3 с надлежащими крутящим моментом и скоростью через водило 13 планетарной передачи.

Более точно, по мере того, как каждая планетарная шестерня 11 вращается вокруг соответственной оси B и оборачивается вокруг оси A, внешние зубья 12 планетарных шестерен 11 циклически зацепляются с внешними зубьями 8 солнечной шестерни 7 и внутренними зубьями 10 коронной шестерни 9.

Как показано на фиг. 2-5, коронная шестерня 9 прикреплена к кольцевой пластине 15 по оси A и расположена под коронной шестерней 9, солнечной шестерней 7, планетарными шестернями 11 и водилом 13 планетарной передачи.

Как показано на фиг. 2, 5, 6 и 7, планетарный механизм 6 также содержит устройство 16 подачи смазки - типично, масла - прикрепленное к пластине 15.

Важный признак настоящего изобретения состоит в том, что устройство 16 содержит несколько сопел 17, скомпонованных вокруг оси A и солнечной шестерни 7, для создания кольцевого потока F смазки (фиг. 5 и 6).

Точнее, сопла 17 сформированы на распределителе 18, проходящем вокруг оси A.

В предпочтительном варианте осуществления, распределитель 18 содержит два по существу C-образных трубопровода 19, расположенных на диаметрально противоположных сторонах от оси A, и их соответствующие впадины обращены друг к другу.

Более конкретно, трубопроводы 19 формируют две половины распределителя 18, и каждый из них сформирован в виде одной детали с зубчатым профилем.

Как показано на фиг. 2, 5, 6 и 7, каждый трубопровод 19 содержит несколько прямых участков 20, каждый из которых образует угол, меньший чем 180°, со смежным(и) прямым(и) участком(ами) 20, каждый из которых имеет продольное отверстие 21, соединенное с продольным(ыми) отверстием(ями) 21 смежного(ых) прямого(ых) участка(ов) 20, чтобы обеспечивать сквозной поток смазки.

Как показано на фиг. 5, 6 и 7, каждый прямой участок 20 имеет один конец 22, соединяемый с продольным отверстием 21 смежного прямого участка 20; и противоположный, открытый наружу конец 23, доступный снаружи и, при использовании, герметизированный соответственной заглушкой 24.

Каждый трубопровод 19, таким образом, формирует твердое тело, которое просверлено вдоль каждого прямого участка 20 с конца 23, доступного снаружи; и получающиеся в результате отверстия 21 затем герметизированы соответственными заглушками 24.

Сопла 17 образованы поперечными отверстиями, сформированными в прямых участках 20 трубопроводов 19 и сообщающимися с продольными отверстиями 21.

Для каждого трубопровода 19, распределитель 18 содержит ответвление 25, выступающее из трубопровода 19, в направлении, противоположном другому трубопроводу 19, и имеющее впускное отверстие 26 подачи смазки. Ответвления 25 также оснащены соплами 17.

Трубопроводы 19 и ответвления 25 распределителя 18 имеют боковые фланцы 27 для монтажа к пластине 15 снизу.

При практическом использовании, мощность поступает в планетарный механизм 6 через солнечную шестерню 7, которая вращается вокруг оси A.

По мере того как солнечная шестерня 7 вращается, планетарные шестерни 11 вращаются вокруг соответственных осей B и оборачиваются вокруг оси A, а зубья 12 планетарных шестерен 11 зацепляются с зубьями 10 неподвижной коронной шестерни 9.

Водило 13 планетарной передачи, таким образом, вращается вокруг оси A, чтобы передавать мощность с надлежащей скоростью на вал винта.

Во время работы, смазка из сопел 17 тщательно смазывает внешние зубья 8 солнечной шестерни 7 и внешние зубья 12 планетарных шестерен 11 при любых условиях зацепления.

Преимущества планетарного механизма 6 согласно настоящему изобретению будут ясны из вышеприведенного описания.

В частности, кольцевая компоновка сопел 17 вокруг солнечной шестерни 7 дает возможность постоянной смазки внешних зубьев 8 и 12 солнечной шестерни 7 и планетарных шестерен 11.

Способ, которым сконструирован распределитель 18, предусматривает минимизацию толщины материала вокруг продольных отверстий 21 (например, по сравнению с решением, полученным посредством отливки), таким образом, минимизируя общий вес планетарного механизма 6 и избегая проблем герметизации, типично связанных с решениями, использующими сварные трубчатые элементы.

Ясно, что изменения могут быть произведены в отношении планетарного механизма 6, описанного и проиллюстрированного в материалах настоящей заявки, однако, не выходя из объема охраны, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

В частности, планетарный механизм 6 может использоваться на конвертоплане.

1. Планетарный механизм (6) для летательного аппарата (1), выполненного с возможностью висения, содержащий:

- солнечную шестерню (7), вращающуюся вокруг первой оси (A) и имеющую зубья (8) с внешним зацеплением;

- неподвижную коронную шестерню (9), имеющую зубья (10) с внутренним зацеплением и расположенную соосно с упомянутой первой осью (A) и радиально снаружи относительно упомянутой солнечной шестерни (7);

- множество планетарных шестерен (11), которые имеют соответственные зубья (12) с внешним зацеплением, помещены между зубьями (8, 10) упомянутой солнечной шестерни (7) и упомянутой коронной шестерни (9), и зацепляются с ними и вращаются вокруг соответственных вторых осей (B), в свою очередь, оборачивающихся вокруг упомянутой первой оси (A); и

- средство (16) подачи смазки, содержащее множество сопел (17), скомпонованных вокруг упомянутой первой оси (A) и упомянутой солнечной шестерни (7), чтобы создавать поток (F) упомянутой смазки,

планетарный механизм отличается тем, что упомянутый поток является кольцевым потоком.

2. Планетарный механизм по п. 1, в котором упомянутое средство (16) подачи содержит распределитель (18), проходящий вокруг упомянутой первой оси (A) и имеющий упомянутые сопла (17).

3. Планетарный механизм по п. 2, в котором упомянутый распределитель (18) содержит два по существу C-образных трубопровода (19), расположенных на диаметрально противоположных сторонах упомянутой первой оси (A), и их соответствующие вогнутости обращены друг к другу.

4. Планетарный механизм по п. 3, в котором упомянутые трубопроводы (19) формируют две половины упомянутого распределителя (18).

5. Планетарный механизм по п. 3, в котором каждый упомянутый трубопровод (19) имеет зубчатый профиль и сформирован в виде одной детали.

6. Планетарный механизм по п. 5, в котором каждый упомянутый трубопровод (19) содержит несколько прямых участков (20), каждый из которых образует угол, меньший чем 180° со смежным(и) прямым(и) участком(ами) (20).

7. Планетарный механизм по п. 6, в котором каждый упомянутый прямой участок (20) имеет продольное отверстие (21), сообщающееся с продольным(и) отверстием(ями) (21) смежного(ых) прямого(ых) участка(ов) (20) для предоставления возможности сквозного потока упомянутой смазки.

8. Планетарный механизм по п. 7, в котором каждый упомянутый прямой участок (20) имеет один конец (22), соединенный с продольным отверстием (21) смежного прямого участка (20); и противоположный, открытый наружу конец (23), доступный снаружи и, при использовании, герметизированный соответственной заглушкой (24).

9. Планетарный механизм по п. 7, в котором упомянутые сопла (17) образованы поперечными отверстиями, сформированными в упомянутых прямых участках (20) упомянутых трубопроводов (19) и сообщающимися с упомянутыми продольными отверстиями (21).

10. Планетарный механизм по п. 3, в котором, для каждого упомянутого трубопровода (19), упомянутый распределитель (18) содержит ответвление (25), выступающее из трубопровода (19), в направлении, противоположном другому упомянутому трубопроводу (19), и имеющее впускное отверстие (26) для подачи упомянутой смазки.

11. Планетарный механизм по п. 1, в котором упомянутая коронная шестерня (9) прикреплена к несущей пластине (15), поддерживающей упомянутое средство (16) подачи.

12. Летательный аппарат (1), выполненный с возможностью висения, содержащий:

- винт (3);

- элемент привода; и

- трансмиссию (5), помещенную между упомянутым винтом (3) и упомянутым элементом привода, и содержащую планетарный механизм (6) по п. 1;

упомянутый планетарный механизм (6) содержит водило (13) планетарной передачи, соединенное с упомянутыми планетарными шестернями (11);

любое одно (7) из упомянутой солнечной шестерни (7) и упомянутого водила (13) планетарной передачи принимает крутящий момент с упомянутого элемента привода;

а другое (13) из упомянутой солнечной шестерни (7) и упомянутого водила (13) планетарной передачи является соединенным с приводным валом упомянутого винта (3).