[发明专利]使用可变轮廓花键的轴联结

说明书

技术领域

本发明涉及用于联结轴的装置，诸如用于涡轮机轴和压气机轴之间联结的装置。

它特别地适于联结用于推进航空飞行器的涡轮发动机的涡轮机和压气机的轴的装置。

背景技术

通常地，通过齿轮联结装置联结低压涡轮机和低压压气机的轴。在这种装置中，在图1a和1b中示出了其中的一个例子，终止于压气机轴10的部件和终止于涡轮机轴20的部件相互地同轴地接合，两个轴10、20沿着相同的旋转轴线X-X延伸。

部件中的每个部件包括多个花键12、22，一个部件的花键接合另一个部件的花键。每个部件还有分别地位于花键12、22下游14a、24a和上游14b、24b的所谓的定中心区域，其中互补的表面能够使得两个轴相对彼此轴向定中心。

花键通常沿着其整个长度具有恒定轮廓。

在涡轮发动机领域，期望减小旋转轴的直径和增加联结装置所传输的扭矩。

结果是增加了所传输的扭矩相对于轴花键的几何半径的比率，并且特别地，受到最大应力的花键上游部件上的有效力，在涡轮机-压气机联结的情况下，相对于涡轮发动机中空气流，从下游涡轮机朝向上游压气机进行运动的传输。

在文献FR2918726中，提出了一种联结装置，其中轴之一的花键具有可变的轮廓。

更特别地，在图2中示意性表示的低压涡轮机轴20的联结部件的花键22在其下游端具有一个区域，沿着该区域的花键的厚度e₂小于花键其余部分的厚度e₁。在花键的侧翼23之间测量花键的厚度，在其顶部26因为花键的侧翼23具有渐开成圆形形式的截面视图轮廓，并且由此花键的厚度随着它所位于的测量的水平而变化。

依此，低压压气机轴10的花键12沿着其整个长度，在其侧翼之间具有恒定厚度。

通过这种方式，当冷却时，只有侧翼之间厚度是最大的花键的区域接触另一个轴的花键。运转时，加热和所传输的扭矩变形花键，闭合初始的间隙。

该变形有助于改善运转期间花键之间的接触压力分布，并且由此改善应力。

然而，这种方案在运转中产生了两个临界区域。第一个位于低压涡轮机轴的花键的下游端，花键的侧翼的自由边缘上以及在花键侧翼和花键底部之间的接合处。该区域是其中累积拉伸应力的区域，具有比轴的其余部分更少的使用期限。因此，该区域的存在涉及轴的使用期限的减少。

而且，为了减轻轴，在花键的下游端和下游定中心区域24a之间提供空腔25(参见图1b)，即，相对于在下游定中心区域的轴的厚度，其中在横向平面中厚度减少的轴的区域。

空腔25形成惰性被减小的第二临界区域，使得在极限载荷情况下，例如在其破裂情况下风扇叶片排气的情况下(称为“风扇叶片关闭”)，所述区域更弱和降低其强度。

发明内容

本发明的目的是通过开发适于令人满意的扭矩传输和确保极限载荷情况下强度的花键轮廓，补救上述问题。

为此目的，本发明涉及用于通过齿轮机构联结轴的装置，包括终止于两个轴之一和用于同心地被装配到终止于另一个轴的互补的联结部件中的联结部件，所述联结部件包括两个定中心区域，在两个定中心区域之间延伸有多个花键，其中所述联结部件的花键具有轮廓，该轮廓

-沿着联结部件的中区域是恒定的；

-在所述中区域连续中行进的第一区域中，在花键侧翼之间，具有比中区域中相同花键的花键侧翼之间的厚度更小的厚度，

并且，其中所述联结部件的花键继续超过其中它们具有更小厚度的第一区域，远至定中心区域，该定中心区域相对于中区域与所述第一区域在相同侧上，所述花键和所述花键底部在所述定中心区域和它们具有更小厚度的所述第一区域之间的联结区域中具有连续地联结所述花键和花键底部到所述定中心区域的表面的轮廓。

有利地，但是可选地，本发明可以进一步包括至少一个下列特征：

-花键在联结区域中具有从它们具有更小厚度的区域朝向定中心区域，厚度增加的轮廓。

-在联结区域中，花键底部的深度逐渐地减小，直到定中心区域的表面。

-花键的底部在联结区域中具有弯曲的轮廓。

-所述联结部件的花键在相对于第一区域的侧面上也继续有它们具有更小厚度的轮廓的第二区域。

-中区域的长度在花键总长度的0和80％之间。

-中间区域沿着花键总长度的0和25％之间的长度行进，以及沿着该区域的花键的厚度减小了花键最大厚度的0到25％。

-联结区域沿着花键总长度的10和40％之间的长度行进。