專利名稱：帶有減少分離負(fù)載的牙嵌式齒廓的高速離合器設(shè)計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及離合器設(shè)計的齒廓，其中分離力因齒上的所選角度而減小。
背景技術(shù)：
離合器在許多應(yīng)用中被使用以選擇性地從驅(qū)動軸傳遞轉(zhuǎn)矩到被驅(qū)動的軸。離合器 具有彼此接合的齒，并且這些齒在轉(zhuǎn)動過程中傳遞轉(zhuǎn)矩。通常，兩個離合器構(gòu)件中的一個被 軸向移動成遠(yuǎn)離另一個以分離離合器。該移動可在轉(zhuǎn)矩仍在齒間傳遞的同時發(fā)生，并且因 此有時在分離兩者中存在難題。在已知領(lǐng)域中，離合器齒的配合面具有負(fù)傾角，該負(fù)傾角相當(dāng)大，例如5°。該角度 使得離合器齒在應(yīng)用轉(zhuǎn)矩時將離合器構(gòu)件的兩半鉤鎖在一起。在傳遞轉(zhuǎn)矩的同時發(fā)生離合器分離。因此，需要相當(dāng)大的額外轉(zhuǎn)矩來向一個軸上 施加角扭轉(zhuǎn)以克服牙嵌式齒離合器上的負(fù)傾角。該額外轉(zhuǎn)矩(峰值)被直接施加到驅(qū)動發(fā) 電機的齒輪箱，這使得齒輪箱的齒輪系部件必須被設(shè)計為是堅固的，以處理該額外的轉(zhuǎn)矩 負(fù)載。當(dāng)齒板最終被分離并通過齒廓的負(fù)傾角部分時，齒廓的倒角端又會增加難題，因為倒 角的角度相對較小，例如為45°。在旋轉(zhuǎn)過程中勢能可能存儲在兩個軸構(gòu)件的一個中，并可釋放為發(fā)動力，該發(fā)動 力軸向平移可移動牙嵌式離合器構(gòu)件到分離位置。該力可向輸入軸及其支撐軸承施加軸向 負(fù)載。目前，上述發(fā)電機在飛機應(yīng)用中經(jīng)常被使用。在飛機應(yīng)用中，這些發(fā)電機被暴露于 非常高的旋轉(zhuǎn)速度，這些旋轉(zhuǎn)速度在16000轉(zhuǎn)/分的量級上。在如此高速度下，上述方面會 產(chǎn)生許多難題。

發(fā)明內(nèi)容
在公開的實施例中，離合器構(gòu)件的軸包括接合部分，該接合部分具有多個圍繞中 心線間隔開的齒。齒具有的齒廓使得齒的側(cè)面具有負(fù)傾角。負(fù)傾角在1°到2°之間。齒 具有在負(fù)傾角的面和離合器端表面的面之間的倒角。倒角在65°到75°之間。發(fā)電機的轉(zhuǎn)子組件，包括被驅(qū)動的離合器構(gòu)件，其可被移動以選擇性地從輸入軸 接合或分離被驅(qū)動的離合器構(gòu)件。在被驅(qū)動的離合器構(gòu)件和輸入軸上有多個齒以將來自輸 入軸的轉(zhuǎn)動施加到被驅(qū)動的離合器構(gòu)件。被驅(qū)動的離合器構(gòu)件聯(lián)接成驅(qū)動發(fā)電機的主轉(zhuǎn)子 組件。被驅(qū)動的離合器構(gòu)件和輸入軸上的齒被構(gòu)成為具有帶負(fù)傾角的齒廓。負(fù)傾角在1° 到2°之間。齒具有在負(fù)傾角的面和離合器端表面的面之間的倒角。倒角在65°到75°之 間。一種發(fā)電機，包括定子繞組、轉(zhuǎn)子組件、被驅(qū)動的離合器構(gòu)件、和輸入軸。輸入軸 與被驅(qū)動的離合器構(gòu)件聯(lián)接，被驅(qū)動的離合器構(gòu)件可被移動以使被驅(qū)動的離合器構(gòu)件從輸 入軸選擇性地接合和分離。在被驅(qū)動的離合器構(gòu)件和輸入軸上有多個齒。輸入軸施加轉(zhuǎn)動 到被驅(qū)動的離合器構(gòu)件。被驅(qū)動的離合器構(gòu)件聯(lián)接成驅(qū)動發(fā)電機的主轉(zhuǎn)子組件。被驅(qū)動的離合器構(gòu)件和輸入軸上的齒被構(gòu)成為具有帶負(fù)傾角的齒廓。負(fù)傾角在1°到2°之間。齒 具有在負(fù)傾角的面和離合器端表面的面之間的倒角。倒角在65°到75°之間。形成離合器構(gòu)件的方法，包括以下步驟形成具有多個齒的接合部分，多個齒圍繞 中心線間隔設(shè)置。齒形成為具有這樣的輪廓，使得齒的側(cè)面具有在1°到2°之間的負(fù)傾 角。方法還包括以下步驟在負(fù)傾角的面和離合器端表面的面之間形成倒角。倒角形成為 在65°到75°之間。本發(fā)明的這些和其它特征將從下面的說明書和附圖中得到最好的理解，下面是附 圖說明。


圖1示出了帶有牙嵌式離合器的發(fā)電機。圖2是牙嵌式離合器構(gòu)件的立體圖。圖3示出了發(fā)明的牙嵌式離合器的齒角。
具體實施例方式圖1示出了具有主轉(zhuǎn)子組件22的可變頻發(fā)電機20，主轉(zhuǎn)子組件22鄰近主定子繞 組24旋轉(zhuǎn)。如已知的，在轉(zhuǎn)子組件22旋轉(zhuǎn)時，在定子繞組24內(nèi)產(chǎn)生電壓。這種類型的發(fā) 電機特別適用于飛機應(yīng)用。近來，在飛機應(yīng)用中，發(fā)電機能在比過去的情況甚至更高的運行 速度下運行已經(jīng)變得必要。作為示例，在24000轉(zhuǎn)/分量級上的速度是常見的。如已知的，勵磁轉(zhuǎn)子26和永磁體轉(zhuǎn)子28鄰近轉(zhuǎn)子構(gòu)件32和30旋轉(zhuǎn)。第一離合器構(gòu)件40是驅(qū)動輸入軸并帶有離合器齒52，這些離合器齒選擇性地接 合第二離合器構(gòu)件48上的離合器齒，第二離合器構(gòu)件是可運動的被驅(qū)動的離合器構(gòu)件。撥 叉300，以虛線示出，選擇性地移動被驅(qū)動的離合器構(gòu)件48以分離或接合該離合器。撥叉 具有成角度的面，該面選擇性地接合可運動構(gòu)件48上的斜面以如圖所示地使可運動構(gòu)件 被向左偏壓，并分離該離合器。在撥叉和被驅(qū)動的離合器構(gòu)件48之間的界面的優(yōu)選實施 例在與本文同日申請的并由本申請的受讓人所有的名稱為“用于高速發(fā)電機的分離器軸 (Decoupler Shaft for High SpeedGenerator) ” 的共同未決專利申請中公開。圖2示出了輸入軸40的細(xì)節(jié)。如圖3所示，齒52的齒廓包括牙嵌式齒的每側(cè)的側(cè)面100。在圖3的圖示中，右 側(cè)是驅(qū)動面而左側(cè)是空轉(zhuǎn)面。軸中心線140在該圖中被圖示為參考點。面100優(yōu)選以約 1.5°的負(fù)傾角α形成，或相對于線140沿著用142示出的線形成。在同一實施例中相對 的空轉(zhuǎn)面100以相同的角度形成。示出了齒距基準(zhǔn)(pitch datum) 138，其為齒52的周向端134和136。而且，倒角 144形成在負(fù)傾角的面100和離合器端表面的面145之間。如圖3中所示，倒角具有角度 θ，該角度可在70°左右。兩個倒角是相同角度。在實施例中，負(fù)傾角可在1°到2°之間。倒角可在65°到75°之間。減小的傾 角減少被驅(qū)動的離合器構(gòu)件上為克服離合器齒的負(fù)傾角所需的角扭轉(zhuǎn)(angular twist) 量。結(jié)果，減小了存儲在被驅(qū)動的離合器構(gòu)件內(nèi)的勢能，因此減小了發(fā)動力(launching force)。而且，增大的齒上倒角進一步減小施加到輸入軸及其支撐軸承的軸向負(fù)載。再者，減少了施加到驅(qū)動發(fā)電機的齒輪箱的扭矩峰值，因此齒輪箱的齒輪系部件可被設(shè)計為更小 且更輕。如圖3中示出的齒廓示出在輸入構(gòu)件40上，然而，被驅(qū)動的離合器構(gòu)件48可具有 相應(yīng)的齒廓。雖然公開了本發(fā)明的實施方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識到，某些變形也落在 本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)當(dāng)研究所附權(quán)利要求以確定本發(fā)明的真實范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
一種離合器構(gòu)件，包括接合部分，該接合部分具有多個圍繞中心線間隔開的齒，所述齒具有的齒廓使得所述齒的側(cè)面具有負(fù)傾角，所述負(fù)傾角在1°到2°之間；以及所述齒具有在所述負(fù)傾角的面和離合器端表面的面之間的倒角，所述倒角在65°到75°之間。
2.如權(quán)利要求1所述的離合器構(gòu)件，其中所述離合器構(gòu)件是輸入構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求1所述的離合器構(gòu)件，其中所述負(fù)傾角是相對于所述軸中心線測量的。
4.用于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子組件，包括被驅(qū)動的離合器構(gòu)件，其可被移動以選擇性地從輸入軸接合或分離所述被驅(qū)動的離合 器構(gòu)件，并且在所述被驅(qū)動的離合器構(gòu)件和所述輸入軸上有多個齒以將來自所述輸入軸的 轉(zhuǎn)動施加到所述被驅(qū)動的離合器構(gòu)件；所述被驅(qū)動的離合器構(gòu)件聯(lián)接成驅(qū)動發(fā)電機的主轉(zhuǎn)子組件；所述被驅(qū)動的離合器構(gòu)件和所述輸入軸上的所述齒被構(gòu)成為具有帶負(fù)傾角的齒廓，并 且所述負(fù)傾角在1°到2°之間；所述齒具有在所述負(fù)傾角的面和離合器端表面的面之間的倒角，所述倒角在65°到 75°之間。
5.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述離合器構(gòu)件是輸入構(gòu)件。
6.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述負(fù)傾角是相對于所述軸中心線測量的。
7.一種發(fā)電機，包括定子繞組、轉(zhuǎn)子組件、被驅(qū)動的離合器構(gòu)件、和輸入軸；輸入軸，所述輸入軸與被驅(qū)動的離合器構(gòu)件聯(lián)接，所述被驅(qū)動的離合器構(gòu)件可被移動 以使所述被驅(qū)動的離合器構(gòu)件從所述輸入軸選擇性地接合和分離，并且在所述被驅(qū)動的離 合器構(gòu)件和所述輸入軸上有多個齒以將來自所述輸入軸的轉(zhuǎn)動施加到所述被驅(qū)動的離合 器構(gòu)件；所述被驅(qū)動的離合器構(gòu)件聯(lián)接成驅(qū)動發(fā)電機的主轉(zhuǎn)子組件；所述被驅(qū)動的離合器構(gòu)件和所述輸入軸上的所述齒被構(gòu)成為具有帶負(fù)傾角的齒廓，并 且所述負(fù)傾角在1°到2。之間；和所述齒具有在所述負(fù)傾角的面和離合器端表面的面之間的倒角，所述倒角在65°到 75°之間。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)電機，其中所述離合器構(gòu)件是輸入構(gòu)件。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)電機，其中所述負(fù)傾角是相對于所述軸中心線測量的。
10.形成離合器構(gòu)件的方法，包括以下步驟形成具有多個齒的接合部分，所述多個齒圍繞中心線間隔設(shè)置，所述齒形成為具有這 樣的輪廓，使得所述齒的側(cè)面具有在1°到2°之間的負(fù)傾角；和在所述負(fù)傾角的面和離合器端表面的面之間形成倒角，所述倒角形成為在65°到 75°之間。
全文摘要
帶有減少分離負(fù)載的牙嵌式齒廓的高速離合器設(shè)計。離合器構(gòu)件的軸包括具有多個齒的接合部分，所述多個齒圍繞中心線間隔設(shè)置。所述齒具有帶有負(fù)傾角的齒廓。所述負(fù)傾角在1°到2°之間。所述齒在所述負(fù)傾角的面和離合器端表面的面之間有倒角，倒角在65°到75°之間。發(fā)電機的轉(zhuǎn)子組件，發(fā)電機和方法也被公開和要求保護。
文檔編號H02K7/18GK101881307SQ20101017380
公開日2010年11月10日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者A·P·格羅斯科普夫, G·C·萊默斯, J·K·科德沃特 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司