行星齿轮驱动系统的隔音齿圈技术方案

一种行星齿轮驱动系统（１２）用的隔离齿圈（６０），此隔离齿圈（６０）起传递扭矩和减少从行星齿轮（３６）高频振动传递。隔离齿圈（６０）包括一内环段（６２），一外环段（６４）和多个配置在内外环段（６２，６４）之间并与内外环段（６２，６４）整体形成的弹簧元件（６６）。内环段（６２）有许多齿（６２Ｔ），与行星齿轮（３６）的齿（３２ｂＴ）相啮合，而外环段刚性地固定于邻近的支承结构。弹簧元件（６６）起到将扭矩载荷从内环段（６２）传递到外环段（６４）的作用，并进而提供减少从内环段（６２）到邻近支承结构的高频振动柔性扭矩加载路径。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有改进声学特性的驱动系统，尤其涉及一种用于行星齿轮驱动系统并起减少噪音传入邻近支承构件作用的隔振齿圈。专利技术背境在传动设计领域内，在此技术方面一直在探索减少高频振动即噪音从驱动系统传到邻近支承构件的系统和方法。例如，在旋翼机中，想要隔离由主转子传动系统产生的噪音以降低噪音级别，并从而减轻在驾驶舱和座舱中乘客的听觉不舒适感。特别关注的是在700～1000赫芝范围的高频振动，这使人耳的听觉最不舒适。这种噪音主要是由齿轮齿的相互啮合而产生的，并通过齿轮箱壳体即安装底座传播到邻近的机身支承构件的。具体地说，噪音传播的主要路径是通过行星齿轮驱动系统的一个齿圈，此齿圈刚性地固定于齿轮箱壳体。为减少或消除由传动驱动系统产生的高频振动和/或减少由此发出的振动力的传输率，即使振动的驱动系统与其支承构件相隔离，人们已作了各种努力。Yoerkie,Jr等人的美国专利5,310,137公开了一种减少通过主转子齿轮箱壳体安装底座传播噪音的主动振动控制系统。此控制系统包括一个三个一组的电动液压作动器，配置在运行着的主转子齿轮箱壳体的每个安装底座上，响应来自一数字控制器，即，信号处理单元的输入信号，产生与主转子组件产生的振动大小相等及相位相反的反作用力。每个三个一组组的作动器相互正交以消除纵向，侧向和竖向的振动。此系统还包括多个加速度计和/或麦克风，将它们装在驾驶舱和座舱中的临界位置以检测声学振动。被检测到的每个输出由控制器规则系统处理以控制由作动器提供的反作用力的大小和相位。此系统能消除振动力的宽频谱即噪音的频率范围但对于很多应用场合来说，这种系统的受复杂性及其成本的限制。此外，多个组件，即作动器，传感器，控制器等使绝对可靠性降低，因为系统故障的概率是系统组件数的函数。在共同未决的共同拥有的题为“弹性隔音器”的美国专利申请SN08/279,530公开了一种旋翼机传动系统的被动隔音器，其中，将一个可选择地调谐的弹性元件插在每个主齿轮箱壳体安装底座和支承机身构件之间。该弹性元件适应齿轮箱壳体的低幅度位移，从而衰减和/或隔离由传动系统发出的高频振动。虽然这种被动系统与上述主动振动控制系统相比不很复杂因此成本也更低，但齿轮箱壳体的位移可能会导致驱动轴或被传动系统驱动的轴之间的联轴器连接过早的发生故障。例如，齿轮箱壳体的大的角位移会使发动机驱动轴和传动系统输入轴之间的联轴器连接产生疲劳故障。此外，这种位移增加了飞行控制系统的设计复杂性。即将控制主转子系统的集中的周期性的输入的作动器在其一端通常装在齿轮箱壳体上。人们将意识到必须要对齿轮箱壳体的运动预先采取措施并清除以避免无意中的控制输入传到转子系统中。因此，有必要提供一种被动振动控制装置，它可减小噪音从驱动系统传播到邻近的支承构件，减少组合件数量，及使驱动系统与其支承结构刚性安装。专利技术概要本专利技术的一个目的是提供一种用于行星齿轮驱动系统的隔离齿圈，它可减少高频振动的传输率，借此使支承构件与这种振动相隔离。本专利技术的另一个目的是提供这样一种隔离齿圈，它被安装在齿轮箱壳体内并起隔振作用而与齿轮箱壳体与支承构件的安装方案无关。本专利技术还有另一个目的是提供一种制造这种隔离齿圈的方法，其中，多个弹簧元件作为隔离齿圈内外环段的整体部分而成形。本专利技术的再一个目的是提供对弹簧元件预先加载和/或限制隔离齿圈的扭矩以延长其工作寿命的装置。这些及其它目的均是由行星齿轮驱动系统的隔离齿圈来实现的，此隔离齿圈起到传递扭矩载荷并减少高频振动由驱动系统的行星齿轮向邻近支承构件传播的作用。此隔离齿圈包括一内环段，一外环段及多个配置在内外环段之间并与内外环段整体形成的弹簧元件。内环段有许多与行星齿轮的齿相啮合的齿，而外环段刚性地固定在邻近的支承构件上。弹簧元件起到将扭矩载荷从内环段传递到外环段的作用，此外还提供一条减少高频振动从内环段传播到邻近的支承构件的挠性扭矩加载路径。附图的简述参考下述借助以下附图对本专利技术的详述，可以更全面的了解本专利技术及其伴随的特征和优点，其中附图说明图1描绘一行星齿轮驱动系统的局部断开的剖面侧视图，包括一驱动的太阳齿轮，多个行星齿轮及本专利技术的齿圈隔离器；图2是隔离齿圈和相互作用的行星齿轮驱动系统的相关部分的局部断开的剖面顶视图，显示隔离齿圈的各个元件，包括一内环段，一外环段，和配置在内外环段之间且与内外环整体形成的多个弹簧元件；图3a描绘与内外齿圈段相连的一个弹簧元件的放大顶视图；图3b是图3a所示的弹簧元件的一部分放大透视图；图4是常规的整体齿圈和本专利技术的隔离齿圈的放大比的曲线比较；图5是一种预先加载/扭矩限制装置的放大视图，此装置与内外环段相结合，对弹性元件预先加载并/或限制作用在弹性元件上扭矩载荷的大小。图6和7描绘被配置或与内外环段相结合的弹簧元件中的一个的另一些实施例。实施本专利技术的最佳方式现参考附图，其中，在所有的视图中，均用相同的字符区别相应的或类似的元件，图1描绘用于一行星齿轮驱动系统的隔离齿圈60的一个应用实施例，该隔离齿圈60起到减少调频振动，即噪音，传入邻近支承构件的作用。正如这里所用的，“邻近支承构件”是隔离齿圈60所刚性固定的任何构件，包括齿轮箱壳体，齿轮箱安装构件，或齿轮箱壳体和隔离齿圈60之间的构件。虽然应当理解本专利技术可在任何想减少倾向于传递这种振动的构件，即隔离这种振动的任何应用场合中实施，但在这里还是描述直升飞机驱动齿轮系统的隔离齿圈60。更具体地说，在本文中将描述多级复式行星驱动系统的隔离齿圈60，人们还将意识到本专利技术可应用于其它行星齿轮驱动系统，如简单的行星齿轮传动系统，或可与它们结合应用。如图所示，主舱12，下文称为“复式行星驱动系统12”将扭矩从发动机输入舱14分别传递到直升飞机主转子和尾部转子系统16和18。此外，复式行星驱动系统12经各种齿轮减速级减速以将发动机输入舱14的高速，低扭矩输出有效地转换为高扭矩，低速输入到主转子和尾部转子系统16,18。对所述的实施例，驱动系统12以大约29∶1的减速输入到主转子系统16和以大约2∶1的减速输入到尾部转子系统18。复式行星驱动系统12包括双级减速齿轮传动，其中，第一齿轮减速级包括一输入伞齿轮20，它由发动机输入舱14驱动并驱动一主输入伞齿轮22。第一级齿轮直径比产生大约4.6∶1的减速比。被驱动的主输入伞齿轮22又经一外轴28驱动一尾部起飞伞齿轮24。此尾部起飞伞齿转24驱动经驱动法兰32与尾部转子系统18的主驱动轴(未示出)相连接的伞齿轮30。第二齿轮减速级包括一太阳齿轮34，复式行星齿轮36和本专利技术的隔离齿圈60。更准具体地说，此太阳齿轮34由外轴28驱动，并驱动每个复式行星齿轮36的上面的或“第一”行星齿轮36a，此第一行星齿轮36a经一共同驱动轴38又驱动同一复式行星齿轮36b的第二行星齿轮36b。每个复式行星齿轮36的第二行星齿轮36b与隔离齿圈60相互作用，使复式行星齿轮36在一本轮中绕太阳齿轮34并以减速后的相对转动速度旋转。复式行星齿轮36的旋转输出经行星载体42传递到主转子驱动轴40，以载体42与每个复式行星齿轮的共同驱动轴38相连。由第二齿轮减速级达到的减速比大约为6.3-1，结果，第一和第二齿轮减速级的总减速比大约为29∶1。关于其他的有关复式行星驱动系统的细节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于行星齿轮驱动系统（１２）和起到传递扭矩载荷和减少从驱动系统（１２）的行星齿轮（３６）到邻近支承结构（５０）的高频振动的隔离齿圈（６０），其特征在于：具有内外环段（６２，６４），所述的内环段（６２）有许多齿（６２Ｔ），与行星齿轮（ ３６）的齿（３２ｂＴ）相啮合，所述的外环段（６４）刚性地固定在邻近的支承结构（５０）；多个弹簧元件（６６），配置在内外环段（６２，６４）之间，并与所述内外环段（６２，６４）整体形成；其中，所述的弹簧元件（６６）将扭矩载荷从所述内环段 （６２）传递到所述外环段（６４），此外还提供一条减少从所述内环段（６２）到邻近支承结构（５０）的高频振动的柔性扭矩加载路径。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SR萨姆马塔罗，JG基斯，CJ伊萨贝勒，
申请(专利权)人：西科尔斯基飞机公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]