РЕДУКТОР РУЛЕВОГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА
HELICOPTER TAIL ROTOR GEARBOX

Изобретение относится к редуктору для транспортного средства, в частности, но не исключительно, к редуктору рулевого винта для вертолета.
Изобретение содержит инновационные концепции, которые могут использоваться в других областях техники, например, в автомобильных редукторах, приемлемым способом.
В применении к редуктору рулевого винта, в частности, изобретение относится к системе смазки такого редуктора, в том числе к системе смазки подшипникового узла в таком редукторе, при помощи которого вал управления шагом винта, приводится в движение в осевом направлении внутри полого выходного вала редуктора благодаря работе приводного элемента. Выходной вал несет рулевой винт вертолета, а вал управления шагом, соединен с рулевым винтом так, чтобы совместно изменять шаг его лопастей при движении вала управления шагом, в осевом направлении относительно выходного вала. Несмотря на движение в осевом направлении, вал управления шагом вращается с выходным валом, а приводной элемент, который не вращается, но который является подвижным в направлении, в котором вал управления движется внутри выходного вала, необходимо соединить с валом управления шагом при помощи узла упорного подшипника, который способен передавать продольную силу в двух направлениях между вращающимся валом управления шагом и (не вращающимся) приводным элементом.
В обычном вертолете редуктор рулевого винта передает мощность между узлом приводного вала, который располагается в продольном направлении вертолета от двигателя(ей) и передачей вблизи несущего винта вертолета до рулевого винта. Выходной вал редуктора, на который устанавливается рулевой винт, располагается в поперечном направлении вертолета. Редуктор включает в себя зубчатую передачу, например, из ведомой шестерни и ведущей шестерни, которая обеспечивает передачу мощности между выходным валом и входным элементом, чья ось вращения находится, по меньшей мере, практически под прямым углом к оси вращения выходного вала, при этом входной элемент редуктора соединяется с узлом продольного приводного вала вертолета. Редуктор обеспечивает уменьшение передаточного отношения между приводным валом и выходным валом.
В редукторе рулевого винта, использованном заявителем по данной заявке в некоторых вертолетах, узел упорного подшипника, при помощи которого движение приводного элемента в осевом направлении выходного вала передается валу управления шагом, размещается в концевой части вала управления шагом в выходном вале. Одна потенциальная проблема, связанная с таким расположением подшипникового узла, заключается в его смазывании, поскольку любое масло вблизи оси вращения выходного вала отбрасывается (центрифугируется) наружу от такой оси при вращении выходного вала. Без надлежащего смазывания срок службы узла подшипника может сокращаться.
В настоящем изобретении рассматривается проблема смазывания такого узла подшипника.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения мы предлагаем редуктор рулевого винта вертолета, включающий в себя
корпус;
выходной вал для соединения с рулевым винтом, установленного с возможностью вращения в корпусе, и имеющим открытый конец в нем;
входной элемент, установленный с возможностью вращения в корпусе;
зубчатую передачу, обеспечивающую соединение, передающее мощность между входным элементом и выходным валом;
вал управления шагом, для осуществления изменения шага рулевого винта, причем вал управления шагом размещен по меньшей мере частично внутри выходного вала с возможностью вращения в нем и движения относительно него вдоль оси вращения выходного вала;
приводной элемент для осуществления осевого движения вала управления шагом, причем приводной элемент является подвижным в осевом направлении выходного вала, но удерживается от вращения вместе с ним; и
подшипниковый узел, расположенный между валом управления шагом и приводным элементом для обеспечения относительного вращения между ними;
в котором редуктор включает в себя по меньшей мере один конструктивный элемент для отвода масла, рассеянного внутри корпуса при эксплуатации, в направлении открытого конца выходного вала.
В соответствии со вторым аспектом изобретения мы предлагаем вертолет, включающий в себя редуктор в соответствии с первым аспектом изобретения.
В соответствии с третьим аспектом изобретения мы предлагаем систему рулевого винта вертолета, включающую в себя редуктор в соответствии с первым аспектом изобретения.
Редуктор может иметь элемент подачи масла, служащий для совместной работы с выходным валом у его открытого конца или рядом с ним и/или с валом управления шагом, и приспособленный при относительном вращении между элементом подачи масла и выходным валом для подачи масла в осевом направлении к подшипниковому узлу.
Элемент подачи масла может иметь по меньшей мере один конструктивный элемент спиралевидной формы для подачи масла в осевом направлении при относительном вращении между элементом подачи масла и поверхностью, взаимодействующей с ним.
Элемент подачи масла может иметь внешнюю периферийную поверхность, которая находится в непосредственной близости к внутренней поверхности выходного вала, причем периферийная поверхность элемента подачи масла снабжена конструктивным(и) элементом(и) спиралевидной(и) формы для подачи масла в осевом направлении выходного вала при относительном вращении между выходном валом и элементом подачи масла.
Элемент подачи масла может удерживаться от вращения посредством его установки на приводной элемент.
По меньшей мере один конструктивный элемент для отвода масла к открытому концу выходного вала может включать в себя отводящий элемент для отвода масла от верхней части внутреннего пространства корпуса в направлении области, граничащей с открытым концом выходного вала.
Выходной вал может иметь конструктивный элемент для удержания масла внутри выходного вала и, предпочтительно, элемент подачи масла связан текучей средой с конструктивным элементом для удерживания масла.
Редуктор может включать в себя маслосборник с конструктивным элементом в виде дренажной канавки для сбора масла по меньшей мере от одного конструктивного элемента для отвода масла. Конструктивный элемент в виде дренажной канавки может располагаться в радиальном направлении от периферийной поверхности маслосборника в направлении оси вращения выходного вала. Предпочтительно маслосборник дополнительно включает в себя дополнительный конструктивный элемент, связанный текучей средой с конструктивным элементом в виде дренажной канавки, для направления собранного масла к открытому концу выходного вала. Дополнительный направляющий конструктивный элемент может сообщаться с конструктивным элементом для удержания масла внутри вала и предпочтительно включает в себя конструктивный элемент, имеющий форму усеченного конуса.
В соответствии с четвертым аспектом изобретения мы предлагаем редуктор, включающий в себя:
корпус;
входной элемент, установленный с возможностью вращения в корпусе; вращающийся вал, устанавливаемый в корпусе;
зубчатую передачу, обеспечивающую соединение, передающее мощность между входным элементом и вращающимся валом; и
элемент подачи масла, удерживаемый от вращения относительно корпуса;
в котором элемент подачи масла имеет по меньшей мере один конструктивный элемент спиралевидной формы для подачи масла в редукторе в осевом направлении элемента подачи масла при вращении вращающегося вала.
В соответствии с пятым аспектом изобретения мы предлагаем транспортное средство, включающее в себя редуктор в соответствии с четвертым аспектом изобретения.
Поворотный вал может иметь открытый конец, и элемент подачи масла помещается во внутренней части поворотного вала.
В процессе эксплуатации элемент подачи масла может вызвать подачу рассеянного масла в корпусе, внутрь вращающегося вала или вызвать подачу масла во вращающемся вале внутрь корпуса.
Редуктор может включать в себя по меньшей мере один конструктивный элемент для отвода масла в направлении элемента подачи масла. По меньшей мере один конструктивный элемент для отвода масла может включать в себя отводящий элемент для отвода масла из удаленной части корпуса в направлении элемента подачи масла.
Элемент подачи масла может иметь внешнюю периферийную поверхность, на которой устанавливается по меньшей мере один конструктивный элемент спиралевидной формы, причем внешняя периферийная поверхность находится в непосредственной близости к внутренней поверхности вращающегося вала.
Элемент подачи масла может устанавливаться на элементе, который удерживается от поворота относительно вращающегося вала.
Вращающийся вал может иметь конструктивный элемент для удержания масла внутри вращающегося вала и, предпочтительно, элемент подачи масла связан текучей средой с конструктивным элементом, для удерживания масла.
Редуктор может дополнительно включать в себя маслосборник с конструктивным элементом в виде дренажной канавки для сбора масла из внутреннего пространства корпуса. Конструктивный элемент в виде дренажной канавки маслосборника может собирать масло по меньшей мере от одного конструктивного элемента для отвода масла. Конструктивный элемент в виде дренажной канавки, предпочтительно располагается в радиальном направлении от периферийной поверхности маслосборника в направлении оси вращения вращающегося вала. Маслосборник может включать в себя дополнительный конструктивный элемент, связанный текучей средой с конструктивным элементом в виде дренажной канавки для направления собранного масла во внутреннее пространство вращающегося вала. Дополнительный направляющий конструктивный элемент может сообщаться с конструктивным элементом для удержания масла внутри вала и, предпочтительно, содержит конструктивный элемент, имеющую форму усеченного конуса.
Ниже следует описание этих и других признаков изобретения на примере со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 представляет изображение в разрезе редуктора рулевого винта, к которому относится изобретение,
фиг.2 представляет увеличенное изображение части на фиг.1,
фиг.3 представляет поэлементный вид в перспективе частей редуктора,
фиг.4 представляет вид в перспективе дополнительной части редуктора.
Как показано на чертежах, изображенный редуктор представляет собой редуктор рулевого винта, который содержит корпус, обозначенный в целом поз.10. Корпус содержит множество деталей корпуса, соединенных при помощи элементов резьбовых соединений на поверхностях стыков между ними. Корпус включает в себя вытянутую, конусообразную, первую часть 12, вторую часть 14, торцевую крышку 16 и боковую часть 18. На боковую часть 18 устанавливается несущая опорная конструкция 20, которая поддерживает при помощи двух противоположно ориентированных узлов с коническими роликоподшипниками, только один из которых обозначен поз.22, входной элемент 24, имеющий ведущую шестерню 26 внутри корпуса редуктора. На внешней стороне корпуса на входном элементе 24 устанавливается приводной фланец (не показан) или другой элемент для соединения с узлом приводного валом рулевого винта.
Внутри стороне корпуса 10, часть 12 корпуса несет опорный элемент 30, содержащий противоположно ориентированные конические роликоподшипники, чьи наружные кольца размещаются в элементе 30. Внутренние кольца подшипников 32, 34 помещаются на внешней поверхности полого выходного вала 36 редуктора, которые устанавливаются рядом с его свободным концом внутри корпуса 10 редуктора с фланцем 38, к которому прикрепляется шестерня 40, имеющая зубья, которые сцепляются с зубьями ведущей шестерни 26 для обеспечения передаточного числа между входным элементом 24 и выходным валом 36 редуктора. Выходной вал 36 вращается при помощи зубчатой передачи, соединяющей входной элемент 24 с выходным валом 36. Другой конец выходного вала 36 проходит через часть 12 корпуса и поддерживается другим, не показанным подшипником или подшипниками, причем вал, выходящий из корпуса 10 редуктора и предназначенный для установки узла рулевого винта, также не показан.
Внутри выходного вала 36 размещается вал 44 управления шагом. Он подвижен относительно выходного вала 36 в направлении оси вращения выходного вала 36, но он вращается вместе с выходным валом 36, имеющим шлицевое соединение с его внутренней стороной.
Рядом с концом вала управления шагом 44, в корпусе 10 редуктора устанавливается узел упорного подшипника, обозначаемый поз.46 на фиг.1, и более детально изображенный на фиг.2. Узел 46 упорного подшипника представляет собой двухрядный подшипник с бочкообразными роликами, расположенными в двух противоположно наклонных рядах. Наружное кольцо 48 узла упорного подшипника 46 устанавливается в месте посадки 50 вала 44, а внутреннее кольцо 52 узла упорного подшипника 46 принимает и удерживает часть вала 54, выступающую в осевом направлении из приводного элемента 56 (фиг.3). Оставшаяся часть приводного элемента 56 содержит главную часть 58 со шлицевым отверстием 60, располагающимся в главной части от ее свободного конца. На внешней поверхности главной части 58 с внешней стороны шлицевого отверстия 60 (шлицы в отверстии 60 не показаны на фиг.3) выполнено множество пазов 62, расположенных по окружности в осевом направлении. Приводной элемент 56 удерживается от вращения относительно корпуса 10.
тм
Элемент 63 подачи масла располагается на главной части 58 приводного элемента 56. Он представляет собой кольцевой компонент, имеющий цилиндрическое центральное отверстие 64, которое находится на внешней цилиндрической поверхности главной части 58. На видимой торцевой поверхности 66 элемента 63 подачи масла выполнено множество углублений 68, расположенных по окружности в осевом и радиальном направлениях, некоторые из которых входят в зацепление с радиально выступающими наружу выступами 70 на стопорной шайбе 72, причем стопорная шайба также имеет один или несколько выступающих внутрь выступов 74, входящих в зацепление с соответствующим одним или несколькими пазами 62 на приводном элементе 56. Таким образом, элемент подачи масла 63 удерживается от поворота относительно приводного элемента 56 и корпуса 10. Элемент подачи масла 63 неподвижен во время работы редуктора. Стопорное кольцо 76, например, стопорное кольцо «Spirolox», входит в зацепление в кольцевой канавке 78, примыкающей к торцевой поверхности 66 элемента подачи масла 63, удерживая стопорную шайбу 72 внутри элемента подачи масла 63.
Внешняя поверхность 80 на периферийной части элемента подачи масла 63 находится в непосредственной близости к внутренней цилиндрической поверхности выходного вала 36, окружающей его. На поверхности 80 элемента подачи масла 63 выполнен по меньшей мере одна спиральная канавка 82 такой ширины, глубины и направления, чтобы заставить масло возле него, когда выходной вал 36 вращается при эксплуатации, а элемент подачи масла 63 не вращается, подаваться в осевом направлении в правую часть элемента подачи масла 62, с учетом направления в котором он показан на чертежах. Другими словами такая подача масла осуществляется в направлении узла 46 упорного подшипника.
При выполнении более одного спирального паза 82 на поверхности 80, пазы могут располагаться, как на многозаходном винте.
Рядом со свободным концом выходного вала 36, за элементом подачи масла 63, в подрезанном кольцевом углублении в выходном вале 36 располагается элемент 86, имеющий кольцевую радиально выступающую внутрь стенку. Элемент 86 предназначен для удержания небольшого количества масла внутри выходного вала 36 в качестве емкости в крайней нижней части, когда выходной вал 36 не вращается, или в качестве пленки вокруг внутренней поверхности под действием центробежных сил, когда выходной вал 36 вращается. Такое масла контактирует с элементом подачи масла 63 и подается в направлении узла 46 упорного подшипника благодаря работе конструктивного элемента спиралевидной формы на периферийной поверхности элемента подачи масла 63.
Для того чтобы помочь удержать масло внутри выходного вала 36 таким образом, чтобы масло могло продвигаться в направлении узла 46 и упорного подшипника 46, как упоминалось выше, маслосборник 90, показанный на фиг.4, удерживается в корпусе редуктора внутри торцевой крышки 16 и обращен к открытому концу выходного вала 36.
Внешний фланец 92 маслосборника 90 удерживается между поверхностями стыков соответствующих частей 14, 16 корпуса. Маслосборник 90 имеет центральное отверстие 94, через которое проходит выходной элемент (не показан) узла привода (не показан), расположенного с внешней стороны части 16 корпуса; такой выходной элемент имеет шлицевую концевую часть, которая входит в зацепление со шлицевым отверстием 60 приводного элемента 56. Таким образом, предупреждается вращение приводного элемента 56 и установленных на нем компонентов. Выходной элемент узла привода вызывает смещение вала 44 управления шагом, который движется через промежуточный приводной элемент 56 и узел 46 упорного подшипника в осевом направлении относительно выходного вала 36 редуктора, осуществляя тем самым совместное управление шагом лопастей рулевого винта.
Маслосборник 90 имеет конструктивный элемент в виде дренажного канала для сбора масла 98, располагающегося под наклоном вниз от его периферийной области, обращенной к ведомой шестерне 40, в направлении центрального отверстия 94. Дренажный канал 98 входит в направляющий конструктивный элемент 100 в форме слегка усеченного конуса 100, выпускающую масло из концевой части 102 конструктивного элемента 100, концевая часть которой находится в конце выходного вала 36 за элементом 86. Элемент 104 для отвода масла устанавливается в части 14 корпуса в удаленной части корпуса рядом с верхней частью корпуса и в целом выше периферийной части шестерни 40 для отвода масла, разбрасываемого под действием центробежных сил по внутреннему пространству корпуса в направлении канала 98 маслосборника 90.
В процессе эксплуатации, благодаря работе элемента 63 подачи масла и подаче масла к нему при помощи элемента 104 для отвода масла и маслосборника 90, обеспечивается надлежащее смазывание узла 46 упорного подшипника. Однако следует понимать, что элемент 104 для отвода масла может использоваться независимо от маслосборника 90 и элемента подачи масла 63 для доставки масла внутрь выходного вала 36, смазывая тем самым узел 46 упорного подшипника. Кроме того, маслосборник 90 может использоваться в сочетании с элементом 104 для отвода масла, чтобы способствовать смазыванию узла 46 упорного подшипника. Элемент 104 для отвода масла может сочетаться с другими элементами, известными в данной области техники для транспортирования масла, чтобы отводить масло из удаленной части корпуса в предназначенную область.
Следует понимать, что концепция использования неподвижного элемента подачи масла вместе с другими вращающимися поверхностями имеет применение во многих областях технологии, например, в авиационных редукторах, автомобильных редукторах. В альтернативном варианте эксплуатации элемент подачи масла также может использоваться для подачи масла во вращающемся вале/выходном вале внутрь корпуса. Другими словами элемент подачи масла можно сконфигурировать для обеспечения течения масла в любом направлении посредством изменения направления вращающегося вала или конфигурации спирального паза на поверхности элемента подачи масла.
Элемент подачи масла 63 может для удобства быть формованным изделием из пригодного пластичного материала, например, ПЭЭК (полиэфирэфиркетон).
Используемые термины «содержит» и «содержащий» и их производные означают, что упомянутые признаки, этапы или нечто целое включаются в данное описание и формулу изобретения. Термины не следует интерпретировать с целью исключения наличия других признаков, этапов или компонентов.
Признаки, раскрываемые в вышеприведенном описании или в нижеследующей формуле изобретения, или на прилагаемых чертежах, выраженные в конкретных формах или в средствах осуществления раскрытой функции или способа, или процесса для достижения раскрытого результата соответствующим образом, могут отдельно или в любом сочетании таких признаков использоваться для реализации изобретения в его различных формах.