[發明專利]用于沖壓空氣渦輪的支柱驅動軸

有效

• 申請號: 201210115708.2
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102748370A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: S.M.博爾托利;D.L.凱普
• 申請（專利權）人: 哈米爾頓森德斯特蘭德公司
• 主分類號: F16C3/02
• 分類號: F16C3/02;F01D15/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝;楊炯

技術領域

本發明一般地涉及驅動軸及其制造，并且更具體地涉及用于沖壓空氣渦輪（RAT）的支柱中的驅動軸及其制造方法。

背景技術

現代飛機通常包括次級或緊急動力系統，其可在無法從主動力系統獲得動力的情況下提供動力。RAT常常用于次級或緊急動力系統以提供電和/或液壓動力。典型的RAT能夠通過在飛行中打開飛機機身中合適的門或艙來展開。RAT將可旋轉的渦輪呈現給迎面而來的氣流，所述氣流使渦輪旋轉。來自渦輪的旋轉能量（扭矩）然后被傳遞到合適的動力轉換裝置（例如發電機、泵等），其將旋轉能量轉換為期望的形式以供飛機使用。RAT可包括合適的傳動裝置以將旋轉能量調節到適合于動力轉換裝置以及其他傳動系部件的速度，所述傳動系部件將旋轉能量（扭矩）傳遞到期望的位置。

用于RAT傳動系中的驅動軸需要滿足許多要求。RAT驅動軸必須是可靠的，其必須能夠與必要的傳動系部件匹配且其必須能夠應付其將要經受的扭矩負載。由于大多數RAT以懸伸的方式從飛機的機身向外突出的緣故，RAT及其子部件會經受顯著量的振動和彎曲。而且，RAT傳動系的旋轉本質會引入扭共振問題。然而，由于RAT在飛機中的定位必須考慮許多其他飛機設計因素，因此RAT及其子部件的位置受到很大程度的約束，這極大地限制了RAT傳動系及其驅動軸的幾何結構和尺寸的設計選擇。

發明內容

一種用于飛機沖壓空氣渦輪的驅動軸包括基本圓柱形的細長部分、從所述細長部分延伸的第一端部、從所述細長部分延伸且與所述第一端部相對的第二端部。所述第一和第二端部各自包括基本截頭圓錐形區段，所述基本截頭圓錐形區段具有彎曲的母線，使得所述第一和第二端部的每一個的遠側部分的外直徑小于所述細長部分的外直徑。所述細長部分提供相對高的側向剛度且所述第一和第二端部提供相對低的扭轉剛度，使得所述驅動軸的側向自然頻率高于所述驅動軸的操作范圍且所述驅動軸的扭轉自然頻率低于所述驅動軸的操作范圍。

附圖說明

圖1是根據本發明的沖壓空氣渦輪（RAT）的剖視圖。

圖2是圖1的RAT的支柱驅動軸的透視圖。

圖3是該支柱驅動軸沿圖2的線3-3剖切的剖視圖。

盡管上述附圖示出了本發明的實施例，但如同所討論的，也構想了其他實施例。在所有的情況中，本公開通過代表而非限制的方式呈現了本發明。應當理解，本領域技術人員可以想出許多其他的修改和實施例，這些修改和實施例落入本發明原理的范圍和精神之內。附圖不是按比例繪制的。在遍及幾幅附圖中，相同的附圖標記用于指代相同的部件。

具體實施方式

圖1是用于飛機（未示出）的沖壓空氣渦輪（RAT）10的剖視圖。為了簡單起見，圖1中沒有示出交叉影線。RAT?10包括渦輪組件12、支柱14、發電機16和傳動系（或動力傳動系統）18，傳動系18包括支柱驅動軸20。在各種實施例中，渦輪組件12可包括渦輪葉片、轂、轂鎖定機構、合適的俯仰或速度控制機構、齒輪箱等。支柱14提供RAT?10的結構支撐并且幫助支撐渦輪組件12。在所示的實施例中，支柱14具有空心且大致圓柱形的形狀。而且，在所示實施例中，發電機16位于支柱上與渦輪組件12相對的近端。應當注意，發電機16僅僅是可用于RAT?10的動力轉換裝置的其中一種形式，并且僅僅以示例而非限制的方式示出。例如，在其他實施例中，液壓泵可用于替代發電機16或者作為發電機16的補充。傳動系18包括合適的軸和傳動裝置以提供渦輪組件12和發電機16之間的機械連接，以便將旋轉能量（扭矩）傳遞到發電機16。支柱驅動軸20是傳動系18的一部分，并且至少部分地位于支柱14中。支柱驅動軸20可直接接合發電機16，并且可接合與渦輪組件12匹配的合適的傳動裝置。在一個實施例中，渦輪構造成具有約3800-5000?RPM（或63.33-83.33?Hz）的操作范圍，合適的傳動裝置提供傳動比來以約8000-12000?RPM（133-200?Hz）的操作范圍操作支柱驅動軸20和發電機16。下面提供支柱驅動軸20的另外的細節。

在所示實施例中，RAT?10構造成能夠利用合適的致動器（未示出）選擇性地從飛機機身展開。當被展開時，RAT?10將渦輪組件12呈現給經過飛機的氣流，并且可用于利用來自渦輪組件12的部件的旋轉的動能來產生期望形式的動力，所述動能由經過的氣流產生。RAT?10可在飛行中被展開以提供緊急或次級動力。由于RAT的一般構造和用途是公知的，因此沒有必要進一步討論。