BR102016020126A2 - caixa de engrenagens planetária e motor - Google Patents

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Albert Bradley Donald
Robert Dickman Joseph
Howard Hasting William
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Gen Electric
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Abstract

é fornecido uma caixa de engrenagens planetária para conexão a um carreador de uma disposição de engrenagens epicíclicas com uma entrada única e saída única e incluindo uma engrenagem central, uma coroa e pelo menos uma engrenagem planetária de hélice dupla giratória em um rolamento de rolo cilíndrico com uma gaiola que tem uma espessura transversal à manta de 15% a 25% do diâmetro dos rolos cilíndricos e uma razão l/d que excede 1,0. um motor de turbina a gás inclui um ventilador e um eixo lp, o qual acopla um compressor a uma turbina. uma disposição de engrenagens epicíclicas tem uma única entrada do lp eixo acoplada a uma coroa, uma única saída acoplada ao eixo do ventilador e uma gaiola do rolamento planetário que tem uma medida de espessura transversal à manta 15% a 25% do diâmetro do rolo.

Description

“CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA E MOTOR” Campo da Invenção [0001] A presente matéria em questão refere-se geralmente a um rolamento de rolo cilíndrico, ou mais particularmente a um rolamento de rolo cilíndrico para a engrenagem planetária em uma caixa de engrenagens epicíclica em um motor de turbina a gás.
Antecedentes da Invenção [0002] Um motor de turbina a gás geralmente inclui um ventilador e um núcleo disposto na comunicação de fluxo com um outro núcleo disposto a jusante do ventilador na direção do fluxo através da turbina a gás. O núcleo do motor de turbina a gás geralmente inclui, em ordem de fluxo em série, uma seção de compressor, uma seção de combustão, uma seção de turbina e uma seção de exaustão. Com motores de turbina a gás multieixos, a seção de compressor pode incluir um compressor de alta pressão (HP) disposto a jusante de um compressor de baixa pressão (compressor LP) e a seção de turbina pode de maneira similar incluir uma turbina de baixa pressão (turbina LP) disposta a jusante de uma turbina de alta pressão (turbina HP). Com essa configuração, o compressor HP é acoplado com a turbina HP através de um eixo de alta pressão (eixo HP) e o compressor LP é acoplado com a turbina LP através de um eixo de baixa pressão (eixo LP).
[0003] Em operação, pelo menos uma porção do ar sobre o ventilador é fornecida para uma entrada do núcleo. Essa porção do ar é progressivamente comprimida pelo compressor LP e, em seguida, pelo compressor HP até que o ar comprimido alcance a seção de combustão. O combustível é misturado com o ar comprimido e queimado dentro da seção de combustão para fornecer gases de combustão. Os gases de combustão são roteados a partir da seção de combustão através da turbina HP e, em seguida, através da turbina LP. O fluxo de gases de combustão através da seção de turbina aciona a turbina HP e a turbina LP, cada uma das quais por sua vez aciona um dos respectivos compressor HP e o compressor LP através do eixo HP e do eixo LP. Os gases de combustão são então rateados através da seção de exaustão, por exemplo, para a atmosfera.
[0004] O eixo LP da turbina aciona o eixo LP, que aciona o compressor LP. Além disso, para acionar o compressor LP, o eixo LP pode acionar o ventilador através de uma caixa de engrenagens do ventilador de uma disposição de engrenagens epicíclicas, que permite o ventilador ser girado em menos rotações por unidade de tempo do que a velocidade de rotação do eixo LP para maior eficiência. A caixa de engrenagens do ventilador suporta de forma giratória uma engrenagem central que é disposta de forma centralizada em relação a uma coroa e uma pluralidade de engrenagens planetárias, que são dispostas ao redor da engrenagem central entre a engrenagem central e a coroa. O eixo LP fornece a entrada para a disposição de engrenagens epicíclicas sendo acopladas à engrenagem central, enquanto o ventilador é acoplado para girar em uníssono com o portador das engrenagens planetárias. Cada engrenagem planetária se engrena com a engrenagem central e com a coroa, que é mantida estacionária. O eixo do ventilador é giratório em seu próprio rolamento que está alojado em uma caixa de engrenagens central, que também é chamado de caixa de engrenagens do ventilador que é fixado à região rotacionalmente central de um portador. Cada engrenagem planetária é giratória em seu próprio rolamento que é alojado dentro de um caixa de engrenagens planetária, que é fixada à região periférica do portador.
[0005] Para qualquer aplicação de motor de turbina a gás dada, as engrenagens planetárias são projetadas para fornecer um conjunto de razão de redução entre a velocidade de rotação do eixo LP e a velocidade de rotação do eixo do ventilador. Devido a cada caixa de engrenagens planetária que aloja cada engrenagem planetária estar disposta dentro da via de fluxo do motor de turbina a gás, o desafio é projetar por um lado uma caixa de engrenagens confiável e robusta que atenda todas as condições de voo do motor enquanto que por outro lado projetando uma caixa de engrenagens planetária que é suficientemente compacta para caber dentro da via de fluxo de uma forma que não exija que toda a dimensão do motor seja maior e mais pesada do que de outro modo seriam necessárias para acomodar a caixa de engrenagens planetária.
[0006] Elementos rolantes de cerâmica são mais leves em peso e conhecidos por fornecerem uma vida útil mais longa do que rolos de aço, no entanto elementos rolantes de cerâmica são usados sob a forma de rolamentos de rolos de esfera ou rolamentos de rolos esféricos, que não são complacentes axialmente e, portanto, não compatíveis com algumas configurações de engrenagens helicoidais.
[0007] Consequentemente, um motor de turbina a gás que tem um ou mais componentes para reduzir o envelope necessário para o engrenamento epicíclico entre o ventilador e o eixo LP seria útil. Especificamente, seria particularmente benéfico um motor de turbina a gás que tem um ou mais componentes para reduzir o envelope necessário para as caixas de engrenagens planetárias que alojam a caixa de engrenagens planetária do engrenamento planetário.
Breve Descrição da Invenção [0008] Aspectos e vantagens da invenção serão apresentados em parte na descrição a seguir, ou podem ser óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos através de prática da invenção.
[0009] Em uma realização exemplar da presente divulgação, é fornecido um rolamento para uma engrenagem planetária da caixa de engrenagens de potência de um motor de turbina a gás. A caixa de engrenagens de potência inclui uma disposição de engrenamento epicíclico que tem pelo menos um rolamento planetário. O eixo LP de um motor turbofan fornece a entrada de rotação para a caixa de engrenagens de potência e a saída de caixa de engrenagens de potência é fornecida para girar o eixo do ventilador do motor turbofan. Em uma realização planetária exemplar, cada engrenagem planetária tem um sulco externo que inclui uma superfície de engrenamento que se engrena com uma entrada da engrenagem central e uma engrenagem central estacionária para conferir uma saída de velocidade de rotação reduzida para o portador das engrenagens planetárias. Em outra realização estrela exemplar, cada engrenagem planetária tem um sulco externo que inclui uma superfície de engrenamento que se engrena com uma entrada da engrenagem central enquanto o portador é mantido estacionário para conferir uma saída de velocidade de rotação reduzida para a coroa.
[0010] O rolamento planetário tem o sulco interno guiado e o sulco interno desejavelmente é uma peça única que tem pelo menos uma pista de rolos. Para cada respectiva pista de rolos, uma respectiva gaiola de rolos é disposta entre o sulco interno e o sulco externo. Os dentes em cada uma das engrenagens planetária, a engrenagem central e a coroa desejavelmente são dispostas em um padrão duplo helicoidal que restringe a engrenagem planetária axialmente tanto para a engrenagem central como para a coroa. A engrenagem planetária usa uma pluralidade de rolos cilíndricos que têm superfícies cilíndricas externas que entram em contato de maneira giratória tanto com o sulco interno como com o sulco externo, que é fabricado pela superfície interna cilíndrica da engrenagem planetária. A gaiola de rolos é projetada com uma pequena folga para o sulco interno e tem uma espessura transversal à manta de 15% a 25% do diâmetro dos rolos cilíndricos, que desejavelmente têm uma razão L/D que excede 1,0 e desejavelmente mais de 1,3 vezes o diâmetro do rolo e até e incluindo 1,8 vezes o diâmetro.
[0011] Em outra realização exemplar da presente divulgação, é fornecido um motor de turbina a gás com uma caixa de engrenagens de potência que inclui engrenagens planetárias sustentadas de maneira rotativa por um rolamento planetário. O motor de turbina a gás inclui uma seção de compressor que tem pelo menos um compressor e uma seção de turbina localizada a jusante da seção de compressor e que inclui pelo menos uma turbina. A seção de compressor pode incluir um compressor de baixa pressão e um de alta pressão a jusante do compressor de baixa pressão. A seção de turbina inclui uma turbina de alta pressão (HP) e uma turbina de baixa pressão (LP) a jusante da turbina HP. O motor de turbina a gás também inclui um eixo de baixa pressão que acopla mecanicamente o compressor de baixa pressão à turbina de baixa pressão através de uma disposição de engrenagens epicíclicas, que inclui um ou mais rolamentos planetários conforme descrito sumariamente acima e em mais detalhes desse ponto em diante.
[0012] Essas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção serão melhores compreendidas com referência à descrição a seguir e reivindicações anexas. Os desenhos que acompanham, que são incorporados e constituem uma parte desse relatório descritivo, ilustram as realizações da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.
Breve Descrição das Figuras [0013] Uma divulgação completa e que capacita a presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma, direcionada a um técnico no assunto, é apresentada no relatório descritivo, que faz referência às Figuras anexas, em que: [0014] A Figura 1 é uma vista esquemática em seção transversal de um motor de turbina a gás exemplar de acordo com várias realizações da presente divulgação.
[0015] A Figura 2 é uma vista parcial em perspectiva e parcialmente em seção transversal de um quarto de segmento de uma disposição de engrenagens epicíclicas entre o eixo do ventilador e o eixo LP do motor de turbina a gás exemplar da Figura 1.
[0016] A Figura 3 é uma vista esquemática em seção transversal tomada geralmente ao longo das linhas de visão designadas 3—3 na Figura 2.
[0017] A Figura 4 é uma vista esquemática em seção transversal tomada geralmente ao longo das linhas de visão designadas 4—4 na Figura 2.
[0018] A Figura 5 é uma vista em perspectiva elevada de componentes exemplares desmontados da disposição de engrenagens exemplares da FIG. 2.
[0019] A Figura 6 é uma visão ampliada do que é mostrado dentro do balão designado pelo algarismo 6 na Figura 3.
[0020] A Figura 7 é uma representação esquemática do interengrenamento entre a engrenagem central e três engrenagens planetárias e entre uma das engrenagens planetárias e a engrenagem de anel de uma disposição de engrenagem epicíclica.
Descrição Detalhada de Realizações Ilustrativas [0021] Serão feitas agora referências em detalhes às presentes realizações da invenção, um ou mais exemplos dos quais estão ilustrados nos desenhos que acompanham. A descrição detalhada usa designações numéricas e de letras para se referir a características nos desenhos. Designações parecidas ou similares nos desenhos e na descrição foram usadas para se referir a peças parecidas ou similares da invenção. Como usado no presente pedido, os termos “primeiro”, “segundo” e “terceiro” podem ser usados de forma intercambiável para distinguir um componente de outro e não se destinam a indicar a localização ou importância dos componentes individuais. Os termos “a montante” e “a jusante” referem-se a uma direção relativa em relação ao fluxo de fluido em uma via de fluido. Por exemplo, “a montante” refere-se à direção a partir da qual o fluido flui e “a jusante” refere-se à direção para a qual o fluido flui. Como usado no presente pedido, o fluido pode ser um gás como ar ou um líquido como um lubrificante.
[0022] Referindo-se agora às figuras, em que numerais idênticos indicam os mesmos elementos ao longo das figuras, a Figura 1 é uma vista esquemática em seção transversal de um motor de turbina a gás de acordo com uma realização exemplar da presente divulgação. Mais particularmente, para a realização da Figura 1, o motor de turbina a gás é um motor a jato turbofan de alta derivação (10), citado no presente pedido como “motor turbofan” (10). Conforme mostrado na Figura 1, o motor turbofan (10) define uma direção axial A (que se estende paralelamente a linha central longitudinal (12) fornecida para referência) e uma direção radial R que é normal à direção axial A. Em geral, o turbofan (10) inclui uma seção de ventilador (14) e um núcleo do motor de turbina (16) dispostos a jusante da seção de ventilador (14).
[0023] O núcleo exemplar do motor de turbina (16) representado geralmente inclui um invólucro externo substancialmente tubular (18) que define uma entrada anular (20). Conforme mostrado esquematicamente na Figura 1, o invólucro exterior (18), se encaixa, em relação ao fluxo serial, a uma seção de compressor incluindo um reforçador (booster) ou compressor de baixa pressão (LP) (22) seguido a jusante por um compressor de alta pressão (HP) (24); uma seção de combustão (26); uma seção de turbina incluindo uma turbina de alta pressão (HP) (28) seguido a jusante por uma turbina de baixa pressão (LP) (30); e uma seção de bocal de exaustão (32). Um eixo ou carretei de alta pressão (HP) (34) conecta, de maneira guiada, a turbina HP (28) ao compressor HP (24) para girá-los em uníssono. Um eixo ou carretei de baixa pressão (LP) (36) conecta, de maneira guiada, a turbina LP (30) ao compressor LP (22) para girá-los em uníssono. A seção de compressor, seção de combustão (26), seção de turbina e seção de bocal (32) juntas definem a via do fluxo de ar central.
[0024] Para a realização representada na Figura 1, a seção de ventilador (14) inclui um ventilador de passo variável (38) que tem uma pluralidade de pás do ventilador (40) acopladas a um disco (42) em uma maneira espaçada. Conforme ilustrado na Figura 1, as pás do ventilador (40) se estendem exteriormente a partir do disco (42) geralmente ao longo da direção radial R. Cada pá do ventilador (40) é rotativa em relação ao disco (42) cerca de um passo do eixo P em virtude das pás do ventilador (40) serem acopladas de maneira operacional a um membro de atuação adequado (44) configurado para variar coletivamente o passo das pás do ventilador (40) em unissonância. As pás do ventilador (40), disco (42) e o membro de atuação (44) giram juntos ao redor do eixo longitudinal (12) através de um eixo do ventilador (45) que é acionado pelo eixo LP (36) através de uma caixa de engrenagens mecânica (46). A caixa de engrenagens mecânica (46) inclui uma pluralidade de engrenagens para ajustar a velocidade de rotação do eixo do ventilador (38) em relação ao eixo LP (36) para uma velocidade de rotação do ventilador mais eficiente.
[0025] Referindo-se ainda a realização exemplar da Figura 1, o disco (42) é coberto por um cubo dianteiro rotativo (48) projetado aerodinamicamente para promover um fluxo de ar através da pluralidade de pás do ventilador (40). Adicionalmente, a seção de ventilador exemplar (14) inclui um compartimento de ventilador anular ou nacele exterior (50) que circunda circunferencialmente o ventilador (38) e/ou pelo menos uma porção do núcleo do motor de turbina (16). Deve-se apreciar que a nacele (50) pode ser configurada para ser suportada em relação ao núcleo do motor de turbina (16) por uma pluralidade de palhetas de guia de saída circunferencialmente espaçadas (52). De maneira alternativa, a nacele (50) também pode ser sustentada por suportes de uma armação estrutural do ventilador. Além disso, uma seção a jusante (54) da nacele (50) pode se estender ao longo de uma porção externa do núcleo do motor de turbina (16) de modo a definir uma passagem de fluxo de ar de derivação (56) entre as mesmas.
[0026] Durante a operação do motor turbofan (10), um volume de ar (58) entra no turbofan (10) através de uma entrada associada (60) da nacele (50) e/ou da seção de ventilador (14). Como o volume de ar (58) passa através das pás do ventilador (40), uma primeira porção do ar (58) conforme indicado pela seta (62) é direcionada ou encaminhada para o interior da passagem de fluxo de ar de derivação (56) e uma segunda porção do ar (58) conforme indicado pela seta (64) é direcionada ou encaminhada para a seção a montante do fluxo de ar central, ou mais especificamente para o interior (20) do compressor LP (22). A razão entre a primeira porção de ar (62) e a segunda porção de ar (64) é comumente conhecida como uma taxa de derivação. A pressão da segunda porção de ar (64) é então aumentada conforme é direcionada através do compressor de alta pressão (HP) (24) e na seção de combustão (26), onde o ar altamente pressurizado é misturada com combustível e queimado para fornecer gases de combustão (66).
[0027] Os gases de combustão (66) são expulsos para o interior de, e se expandem através da turbina HP (28) onde uma porção de energia térmica e/ou cinética dos gases de combustão (66) é extraída através de estágios sequenciais de palhetas do estator da turbina HP (68) que são acopladas ao compartimento externo (18) e pás do rotor da turbina HP (70) que são acopladas ao eixo ou carretei HP (34), dessa forma fazendo com que o eixo ou carretei HP (34) gire, através disso suportando a operação do compressor de HP (24). Os gases de combustão (66) são então expulsos para o interior de, e se expandem através da turbina LP (30) onde uma segunda porção de energia térmica e cinética é extraída a partir dos gases de combustão (66) através de estágios sequenciais de palhetas do estator da turbina LP (72) que são acopladas ao compartimento externo (18) e pás do rotor da turbina LP (74) que são acopladas ao eixo ou carretei LP (36), dessa forma fazendo com que o eixo ou carretei LP (36) gire, através disso suportando a operação do compressor LP (22) e a rotação do ventilador (38) através da caixa de engrenagens de potência.
[0028] Os gases de combustão (66) são subsequentemente encaminhados através da seção de bocais de exaustão do jato (32) do núcleo do motor de turbina (16) para fornecer impulso propulsivo. Simultaneamente, a pressão da primeira porção de ar (62) é substancialmente aumentada conforme a primeira porção de ar (62) é expulsa através da passagem de fluxo de ar de derivação (56) antes que seja expelida a partir de uma seção de exaustão do bocal do ventilador (76) do turbofan (10), fornecendo também impulso propulsivo. A turbina HP (28), a turbina LP (30) e a seção do bocal de exaustão do jato (32) pelo menos parcialmente definem uma trajetória de gás quente (78) para encaminhar os gases de combustão (66) através do núcleo do motor de turbina (16).
[0029] Deve-se apreciar, no entanto, que o motor turbofan exemplar (10) representado na Figura 1 é somente a título de exemplo, e que em outras realizações exemplares, o motor turbofan (10) pode ter qualquer outra configuração adequada. Por exemplo, em outras realizações exemplares, o ventilador (38) pode ser configurado de qualquer outra maneira adequada (por exemplo, como um ventilador de passo fixo) e ainda pode ser suportado com o uso de qualquer outra configuração adequada de estrutura de ventilador. Além disso, deve-se apreciar que em outras realizações exemplares, qualquer outra configuração de compressor LP (22) adequada pode ser utilizada. Além disso, deve-se apreciar que, em ainda outras realizações exemplares, aspectos da presente divulgação podem ser incorporados dentro de qualquer outra turbina a gás adequada. Por exemplo, em outras realizações exemplares, aspectos da presente divulgação podem ser incorporados dentro de, por exemplo, um motor turbo eixo, motor turboélice, motor turbocore, motor turbojato, etc.
[0030] A Figura 2 representa porções da caixa de engrenagens de potência (46) construída de acordo com um aspecto da presente divulgação. Para propósitos de características de ilustração do rolamento planetário que sustenta de maneira rotativa cada engrenagem planetária, a Figura 2 ilustra uma vista parcialmente renderizada em perspectiva e parcialmente em seção transversal e com foco nas porções do rolamento planetário de um quarto de seção de uma realização exemplar de uma configuração de caixa de engrenagens planetária que serve desejavelmente como um componente da caixa de engrenagens de potência (46). A caixa de engrenagens de potência (46) é um tipo epicíclica e tem um eixo de rotação central que é coincidente com o eixo longitudinal (12) mostrado na Figura 1.
[0031] Conforme mostrado esquematicamente na Figura 2, por exemplo, a caixa de engrenagens de potência (46) inclui uma engrenagem central localizada de maneira central (80) que é giratória sobre o eixo longitudinal (12) mostrado na Figura 1. O rolamento que sustenta de maneira rotativa a engrenagem central (80) foi omitido dos desenhos, na medida em que o rolamento para a engrenagem central (80) não é o foco da presente divulgação. A engrenagem central (80) tem, de maneira desejável, um padrão duplo helicoidal de dentes da engrenagem (81). Um portador circunda a engrenagem central (80), que é giratória em relação ao portador. O portador carrega pelo menos uma engrenagem planetária (84) e de maneira desejável um arranjo anular de engrenagens planetárias (84). No exemplo ilustrado, há quatro engrenagens planetárias (84), mas podem ser usados números variáveis de engrenagens planetárias (84). Conforme mostrado nas Figuras 5 e 7, cada engrenagem planetária (84) tem, de maneira desejável, um padrão duplo helicoidal de dentes de engrenagem (85) que são configuradas para engrenar com os dentes de engrenagem (81) da engrenagem central (80).
[0032] Conforme mostrado de maneira esquemática nas Figuras 2 e 7, por exemplo, a caixa de engrenagens de potência (46), de maneira desejável, é uma disposição de engrenagens epicíclicas que têm uma coroa estacionária (86) que está disposta circunferencialmente ao redor da engrenagem central (80) e das engrenagens planetárias (84). Em uma realização exemplar, a coroa (86) que circunda a engrenagem central (80) e as engrenagens planetárias (84) é representada estacionária como sendo acoplada ao compartimento externo (18) de uma maneira que não está ilustrada nos desenhos, na medida em que essa disposição específica pode ser realizada em qualquer uma de uma série de maneiras convencionais, qualquer uma das quais sendo adequada para os propósitos de ilustração de realizações exemplares da presente divulgação. Por exemplo, a coroa (86) pode ser fixada (como sendo mecanicamente parafusada ou soldada) ao compartimento externo (18) através de um flange circunferencial central (88) que é perfurado com uma pluralidade de furos axiais (89) através do mesmo conforme mostrado na Figura 2. Em uma realização exemplar alternativa, que emprega uma configuração em estrela de uma disposição de engrenagens epicíclicas, ela é o portador que é acoplado ao compartimento externo (18) e as especificidades desse acoplamento também não são necessárias para a explicação dos aspectos desejados da presente invenção. No entanto, em ambas as realizações, e conforme mostrado esquematicamente na Figura 7, por exemplo, a coroa (86) é envolvida de maneira rotativa com cada engrenagem planetária (84), que também é envolvida de maneira rotativa com a engrenagem central (80) e, portanto, a coroa (86) desejavelmente também tem um padrão duplo helicoidal dos dentes da engrenagem (87) configurado para engrenar os dentes (85) da engrenagem planetária (84).
[0033] De maneira coletiva, a engrenagem central (80), as engrenagens planetárias (84) e a coroa (86) constituem um trem de engrenagens. Na Figura 7, por exemplo, há representações esquemáticas de uma engrenagem planetária (84) completa, porções de duas outras engrenagens planetárias (84) e uma porção da engrenagem central (80) e da coroa (86). A linha tracejada com o menor raio de curvatura representa esquematicamente os ápices dos dentes (87) da coroa (86), enquanto que a linha tracejada com o maior raio de curvatura representa esquematicamente os rebaixos dos dentes (87) da coroa (86). De maneira similar, a linha tracejada com o maior raio de curvatura representa de esquematicamente os ápices dos dentes (85) da engrenagem planetária (84), enquanto que a linha tracejada com o menor raio de curvatura representa esquematicamente os rebaixos dos dentes (85) da engrenagem planetária (84). Na Figura 7, a linha tracejada com o maior raio de curvatura representa de esquematicamente os ápices dos dentes (81) da engrenagem central (80), enquanto que a linha tracejada com o menor raio de curvatura representa esquematicamente os rebaixos dos dentes (81) da engrenagem central (80). Cada uma das engrenagens planetárias (84) engrena tanto com a engrenagem central (80) como com a coroa (86).
[0034] A engrenagem central (80), engrenagem planetária (84) e a coroa (86) podem ser fabricadas em ligas de aço. Uma realização da disposição de engrenagens epicíclicas contemplada no presente pedido é, de maneira desejável, uma configuração planetária que tem somente uma única entrada e uma única saída, e a coroa (86) é mantida estacionária. Em operação, a engrenagem central (80) é girada por uma entrada que é o eixo LP, enquanto que o portador que carrega as caixas de engrenagens planetárias é acoplado a uma carga mecânica que é o eixo do ventilador (45) mostrado na Figura 1. Dessa forma, a caixa de engrenagens de potência (46) é efetiva para reduzir a velocidade de rotação da engrenagem central (80) de uma maneira conhecida para uma velocidade de rotação apropriada para a carga acoplada ao portador, em outras palavras, rotação do eixo do ventilador (45).
[0035] Cada uma das engrenagens planetárias (84) é carregada de maneira rotativa por um rolamento que, por sua vez, é carregado por uma caixa de engrenagens planetária que, por sua vez, é carregada pelo portador. A construção e montagem do rolamento para uma engrenagem planetária (84) serão descritas com o entendimento de que cada uma das engrenagens planetárias (84) é construída e montada de maneira idêntica, apesar dos diferentes pontos no portador.
[0036] Conforme mostrado de maneira esquemática nas Figuras 2 e 4, por exemplo, o portador inclui uma parede dianteira (90) e uma parede traseira (92) axialmente espaçada fora da parede dianteira (90) e juntas formando parte do portador de cada caixa de engrenagens planetária. Cada uma das paredes dianteiras (90) e a parede traseira (92) respectivamente definem através das mesmas um respectivo furo coaxial (91) e (93). O portador inclui de maneira desejável uma pluralidade de paredes laterais (94) que se estendem de maneira axial entre e conectam as paredes dianteira e traseira (90), (92) do portador. De maneira desejável, os pares das paredes laterais (94) são dispostos em laterais opostas dos furos coaxiais (91), (93) definidos respectivamente nas paredes dianteira e traseira (90), (92) do portador.
[0037] Em outra realização exemplar, que emprega uma configuração planetária de uma disposição de engrenagens epicíclicas, o portador é acoplado de maneira não rotativa ao eixo do ventilador (45) de uma maneira convencional, de modo que eles girem em uníssono na mesma velocidade, mas a maneira desse acoplamento não é crítica para um entendimento da presente divulgação e, portanto, não precisa ser discutida adiante. Em uma realização alternativa, que emprega uma configuração em estrela de uma disposição de engrenagem epicíclica, ela é a engrenagem central (86) que é acoplada de forma não rotativa ao eixo do ventilador (45) de uma maneira convencional, de modo que elas girem em uníssono na mesma velocidade, mas a maneira desse acoplamento não é crítica para um entendimento da presente divulgação e, portanto, não precisa ser discutida adiante.
[0038] Conforme mostrado nas Figuras 2 a 4 e 6, por exemplo, um pino de suporte (96) é oco, geralmente cilíndrico e tem extremidades dianteira e traseira. O pino de suporte (96) é fornecido para montar o rolamento da engrenagem planetária (84) no portador e assim é configurado para ser fixado ao portador. Conforme mostrado na Figura 2, por exemplo, cada extremidade oposta do pino de suporte (96) é recebida em um dos furos (91) e (93) definidos no portador. Conforme mostrado nas Figuras 2 e 4, por exemplo, a extremidade dianteira do pino de suporte (96) inclui uma superfície de diâmetro reduzido rosqueada (97), enquanto que a extremidade traseira inclui um flange anular, que se estende de maneira radial externamente (98). Um retentor (99) (neste exemplo uma porca de travamento rosqueada) engata a superfície de diâmetro reduzido (97) na extremidade dianteira para fixar o pino de suporte (96) na posição contra o movimento axial para trás.
[0039] Conforme mostrado nas Figuras 3 e 4, por exemplo, o pino de suporte (96) define uma superfície externa cilíndrica (101). Conforme mostrado na Figura 2, a superfície externa cilíndrica (101) do pino de suporte (96) é disposta de forma radial equidistante a partir de um eixo central (106) que se estende em uma direção axial através do pino de suporte (96). Esse eixo central (106) também define o eixo de rotação para a engrenagem planetária (84).
[0040] O pino de suporte (96) inclui de maneira desejável uma pluralidade de orifícios de alimentação formados nesse e que se estendem de maneira radial através dos mesmos, mas como o número e a colocação desses orifícios de alimentação é rotineiro a medida em que a presente divulgação se refere, nenhum deles é mostrado nos desenhos no presente pedido. Em operação, o óleo é alimentado através da abertura na extremidade traseira do pino de suporte (96) e no interior do pino de suporte oco (96), a partir de onde o óleo flui através desses orifícios de alimentação para um sulco interno (102), fornecendo tanto refrigeração como lubrificação.
[0041] Conforme mostrado na Figura 3, por exemplo, o rolamento planetário inclui um sulco interno (102) que define uma superfície cilíndrica interna (112) que é conectada de maneira não rotativa à superfície cilíndrica externa (101) do pino de suporte (96). De maneira desejável, a superfície cilíndrica interna (112) do sulco interno (102) é encaixada por pressão à superfície externa cilíndrica (101) do pino de suporte (96).
[0042] De maneira desejável, o rolamento planetário é guiado pelo sulco interno e consequentemente o sulco interno (102) desejavelmente é um componente integral único estando disposto em oposição à superfície interna (112) uma superfície externa que define pelo menos uma trilha de rolos que define a pista de rolos. Cada respectiva trilha é definida por um par de trilhos de guia (108), que são espaçados separados entre si na direção axial e se estendem circunferencialmente ao redor do sulco interno (102) e fornece as respectivas superfícies de guia para cada respectiva gaiola de rolos (118) (descrita de maneira mais completa abaixo). Conforme contemplado no presente pedido, o sulco interno (102) pode incluir uma trilha única ou uma pluralidade de trilhas, como um sulco interno de trilha dupla (102) ou um sulco interno de trilha tripla (102), etc. No entanto, a explicação da estrutura e operação da caixa de engrenagens planetária no presente pedido usará o exemplo específico de um sulco interno de trilha dupla (102), informando como trilhas adicionais seriam acomodadas ou uma trilha única permanecería após a eliminação de uma das trilhas duplas.
[0043] Consequentemente, em uma realização de trilha dupla, a superfície externa do sulco interno (102) incorpora dois pares de trilhos de guia (108), que se estendem de maneira contínua na direção circunferencial ao redor do sulco interno (102) e definem um par de pistas anulares, uma pista dianteira (107) e uma pista traseira (109), respectivamente, espaçadas de maneira axial separadas uma da outra. Conforme mostrado de maneira esquemática na Figura 6, por exemplo, os trilhos de guia (108) de cada par de trilha definem um par de paredes laterais (110) que se estendem radialmente que são espaçadas separadamente na direção axial uma da outra. As respectivas paredes laterais (110) de cada par de trilhos de guia (108) definem as duas bordas extremas de um dos pares de pista (107), (109) que formam parte de um dos pares de trilhas que são definidos na superfície externa do sulco interno de trilha dupla (102). O uso de um sulco interno único (102) com pistas duplas (107), (109) espaçadas de maneira axial separadas uma da outra fornece boa concentricidade entre os conjuntos de rolos (104), mais dois sulcos internos separados (102) poderíam ser usados também. A dimensão axial do sulco interno (102) de maneira desejável é dimensionada de modo que o sulco interno (102) não possa se mover de maneira axial em relação ao oposto e esteja distanciada de maneira axial das paredes (90), (92) do portador.
[0044] Conforme mostrado na Figura 4, por exemplo, cada um dos pares de trilhas se estende circunferencialmente ao redor da superfície externa do sulco interno (102). Cada um dos pares de trilhas é separado na direção axial do outro par de trilhas. Cada um dos pares de trilhas está disposto em paralelo na direção circunferencial em relação ao outro par de trilhas. Cada um dos pares de trilhas define uma superfície sob a forma de uma pista (107) ou (109) que se estende circunferencialmente e concentricamente em relação à superfície cilíndrica interna (112) do sulco interno (102).
[0045] Cada um dos pares de trilhas no sulco interno (102) é configurado para receber e guiar de maneira rotativa nesse uma respectiva pluralidade de rolos cilíndricos (104), que são livres para girar em relação tanto ao sulco interno (102) como ao sulco externo do rolamento planetário. Portanto, as pistas (107), (109) do sulco interno (102) recebem os rolos (104) em dois anéis em conjunto. Uma primeira pluralidade de rolos cilíndricos (104) está disposta de maneira rotativa sobre a pista dianteira (107) dentro de um primeiro de um dos pares de trilhas do sulco interno (102). De maneira similar, uma segunda pluralidade de rolos cilíndricos (104) é disposta de maneira rotativa sobre a pista traseira (109) dentro de um segundo de um dos pares de trilhas do sulco interno (102). Portanto, as pistas (107), (109) do sulco interno (102) entram em contato com uma porção de cada uma das superfícies cilíndricas externas (114) dos rolos cilíndricos (104) dispostos na respectiva trilha.
[0046] Deixando de lado por um momento os usuais cantos arredondados e o raio da coroa de cada extremidade oposta do mesmo, conforme mostrado esquematicamente nas Figuras 2, 5 e 6, por exemplo, na vista de perfil cada um dos rolos (104) têm um formato cilíndrico uniforme. Conforme mostrado na Figura 5, por exemplo, cada rolo cilíndrico (104) define uma superfície cilíndrica externa (114) que está disposta com um eixo central de rotação que se estende na direção axial do rolo (104) e se estende em uma direção que é paralela ao eixo de rotação (106) da engrenagem planetária sustentada de maneira rotativa (84). De maneira desejável, pelo menos uma seção central da superfície cilíndrica externa (114) de cada rolo cilíndrico (104) está disposta de maneira uniforme equidistante do eixo central de rotação do rolo ao longo de uma seção central do comprimento axial do rolo cilíndrico (104). Conforme mostrado de maneira esquemática na Figura 6, por exemplo, cada extremidade oposta de cada rolo (104) terá os cantos comuns arrendados e um raio de coroa convencionalmente comensurado, ambas as características servem para diminuir o diâmetro da superfície cilíndrica externa (114) do rolo (104) nessas localizações de extremidade. É a seção central da superfície cilíndrica externa (114) de cada rolo (104) que é delimitada em cada extremidade oposta pelos cantos arredondados e pelo raio da coroa e é esta seção central da superfície cilíndrica externa (114) que é a superfície que entrará em contato com a respectiva pista (107), (109) do sulco interno (102) durante a operação do rolamento planetário.
[0047] Conforme mostrado na Figura 6, por exemplo, a superfície cilíndrica externa (114) de cada rolo cilíndrico (104) é definida por um diâmetro D que é tomado no ponto intermediário do rolo (104) e se estende através do eixo de rotação central do rolo (104) ao longo de uma direção que é normal ao eixo de rotação central do rolo (104). Conforme mostrado na Figura 6, por exemplo, a superfície cilíndrica externa (114) de cada rolo cilíndrico (104) define um comprimento L na direção paralela ao eixo de rotação do rolo cilíndrico (104). A relação de cada comprimento dos rolos cilíndricos L para cada diâmetro de rolos cilíndricos D é maior que um. De maneira desejável, a razão de cada comprimento de rolos cilíndricos para cada diâmetro de rolos cilíndricos é maior que 1,3. Por exemplo, um rolo que tem um diâmetro D de 29 mm desejavelmente tem um comprimento L de 43 mm. De maneira desejável, cada rolo cilíndrico (104) tem uma razão de comprimento para diâmetro (L / D) que cai dentro da faixa de 1,3 a 1,8, inclusive. Por exemplo, um rolo que tem um diâmetro D de 1,25 polegadas desejavelmente tem um comprimento L de 1,6875 polegadas. Os rolos cilíndricos (104) podem compreender um material cerâmico de uma composição conhecida, por exemplo, nitreto de silício (S13 Ni4).
[0048] Conforme mostrado nas Figuras 3 e 4, por exemplo, o sulco externo do rolamento planetário é formado pela superfície cilíndrica interior (103) da engrenagem planetária (84). Portanto, o sulco externo (84) do rolamento planetário define uma superfície cilíndrica externa que define uma superfície de engrenagem (85) que é configurada para se engatar tanto com a superfície de engrenagem (81) da engrenagem central (80) como com a superfície de engrenagem (87) da coroa (86). De maneira desejável, conforme mostrado na Figura 5, por exemplo, a superfície de engrenagem (85) de cada sulco cilíndrico externo (84) é padronizada com uma superfície de engrenagem dupla helicoidal com o desvio de cada uma das duas superfícies de engrenagem dupla helicoidal do sulco externo (84) sendo dispostas não paralelas com a outra das duas superfícies de engrenagem dupla helicoidal do sulco externo (84).
[0049] Devido ao fato de que cada uma das engrenagens (central para planetária e planetária para coroa) tem um perfil de dente de engrenagem duplo helicoidal, não há movimento relativo possível entre a engrenagem central (80) e as engrenagens planetárias (84) em uma direção que é paralela ao eixo A. Nem há qualquer movimento nessa direção entre as engrenagens planetárias (84) e a coroa (86). O padrão duplo helicoidal restringe a engrenagem planetária (84) de maneira axial tanto para a engrenagem central (80) como para a coroa (86), e as engrenagens planetárias (84) são montadas para fornecerem um grau axial de liberdade ao portador.
[0050] Conforme mostrado na Figura 3, por exemplo, uma pluralidade de rolos cilíndricos (104) é disposta entre o sulco interno (102) e a superfície cilíndrica interior (103) da engrenagem planetária (84) que serve como sulco externo do rolamento planetário. Conforme mostrado na Figura 4, por exemplo, a superfície cilíndrica interna (103) do sulco externo (84) do rolamento planetário entra em contato de maneira rotativa tanto com a primeira pluralidade de rolos cilíndricos (104) como com a segunda pluralidade de rolos cilíndricos (104).
[0051] Conforme mostrado nas Figuras 3 a 5, por exemplo, a caixa de engrenagens planetária de maneira desejável inclui um par de gaiolas de rolos (118) dispostas entre o sulco interno (102) e o canal externo (84) e livre para girar em relação a ambos, mas a uma velocidade diferente do que a velocidade de rotação do canal externo (84). Na realização mostrada nas Figuras 3 e 5, por exemplo, devido ao fato do sulco interno (102) ter trilhas duplas lado a lado, uma gaiola de rolos (118) separada é fornecida sobre cada uma das trilhas duplas. Conforme mostrado na Figura 5, por exemplo, uma primeira gaiola de rolos (118) define uma primeira fileira circunferencial, e uma segunda gaiola de rolos (118) define uma segunda fileira circunferencial separada na direção axial da primeira fileira circunferencial. A fileira circunferencial de cada gaiola de rolos (118) é disposta acima de uma respectiva trilha do par de trilhas do sulco interno (102). Cada gaiola de rolos (118) é configurada com elementos de apoio (119) que se estendem circunferencialmente e elementos de rede que se estende axialmente (120) para manter cada respectiva trilha com seu respectivo canal (107), (109) do sulco interno (102), uma respectiva separação na direção circunferencial entre cada respectivo rolo cilíndrico (104) em cada par de rolos cilíndricos circunferencialmente adjacentes (104) naquela respectiva trilha.
[0052] Cada fileira circunferencial em cada gaiola de rolos (118) define uma pluralidade de aberturas geralmente cilíndricas. Cada abertura geralmente cilíndrica da gaiola de rolos (118) é definida por um eixo maior na direção axial e um eixo menor na direção circunferencial. Conforme mostrado na Figura 5, por exemplo, geralmente cada abertura cilíndrica da gaiola de rolos (118) é ligada por um par de elementos de rede (120) opostos e espaçados separadamente que se alongam na direção axial e por um par de elementos de apoio (119) opostos e espaçados separadamente que se alongam na direção circunferencial. O eixo maior de cada abertura geralmente cilíndrica é configurado para acomodar o comprimento L de um rolo individual (104), enquanto que o eixo menor de cada abertura geralmente cilíndrica é configurado para acomodar o diâmetro D de um rolo individual (104). Conforme mostrado nas Figuras 3 e 5, por exemplo, as aberturas em cada fileira são espaçadas de maneira equidistante circunferencialmente separadas ao redor da gaiola de rolos (118) com uma série de aberturas em cada fileira que são iguais ao número de rolos cilíndricos (104) dispostos no respectivo par de trilhas dispostas abaixo da respectiva fileira da gaiola de rolos (118). Consequentemente, conforme mostrado na Figura 5, por exemplo, cada respectivo rolo cilíndrico (104) é disposto com sua superfície cilíndrica externa (114) estendendo-se através da respectiva abertura definida pela gaiola de rolos (118).
[0053] De maneira desejável, cada gaiola de rolos (118) pode ser fornecida sob a forma de uma gaiola dividida circunferencialmente, que é obtida ao colocar uma das redes (120) dividida na metade ao longo de um corte axial. Conforme mostrado de maneira esquemática na Figura 5, por exemplo, uma rede dividida (130) é dividida na metade axialmente ao longo de sua linha central axial com um pequeno corte que deixa um vão muito leve entre as bordas opostas que são formadas na rede dividida (130) como resultado do corte que se estende de maneira axial completamente através da rede dividida (130). A gaiola de rolos dividida circunferencialmente (118) então fornecida, serve para reduzir o estresse circular na gaiola (118).
[0054] Conforme mostrado na Figura 4, por exemplo, cada respectivo elemento de apoio (119) de cada gaiola de rolos (118) é disposto acima de um respectivo trilho de guia (108) do sulco interno (102) com uma pequena folga entre as duas respectivas superfícies opostas do elemento de apoio (119) e do trilho de guia (108). Devido ao fato do rolamento planetário ser guiado pelo sulco interno, a gaiola de rolos (118) é projetada com uma pequena folga entre a superfície interna circunferencial de formato cilíndrico definida pelos elementos de apoio (119) da gaiola (118) e as superfícies externas circunferenciais de formato cilíndrico dos trilhos de guia (108) do sulco interno (102), e esta pequena folga de maneira desejável é da ordem de 0,005 a 0,050 polegadas, inclusive.
[0055] Conforme mostrado na seção transversal circunferencial nas Figuras 3 e 6 e na seção transversal axial na Figura 4, por exemplo, os respectivos elementos de rede (120) de cada gaiola de rolos (118) são dispostos para se estenderem de maneira axial entre os elementos de apoio (119) em oposição da gaiola de rolos (118). Cada um desses elementos de rede (120) define uma rede (120) de gaiolas de rolos (118) que é mostrada em seção transversal na Figura 6, que por uma questão de evitar complexidade indevida no desenho, não tem nenhum sombreamento transversal que normalmente seria encontrado em uma vista em seção transversal de um componente de metal como a rede (120) da gaiola de rolos (118) ou dos rolos cilíndricos (104). Todas as redes (120) de ambas as gaiolas de rolos são configuradas e dimensionados de maneira idêntica.
[0056] Conforme mostrado na Figura 6, o contorno da seção transversal transversa de cada rede (120) assemelha-se a um trapézio com as pernas laterais não paralelas do trapézio que contorna as laterais da rede (120). Cada lateral oposta de cada rede (120) entrará em contato com a superfície cilíndrica externa (114) de um rolo cilíndrico adjacente (104) em um ponto específico na perna lateral do trapézio, e duas vezes a distância a partir da linha central (106) (Figura 5) do rolamento para esse ponto, onde o rolo cilíndrico (104) entra em contato com a rede (120) é denominado “diâmetro de contato do rolo” da rede (120).
[0057] Também é mostrada na Figura 6 uma linha tracejada que designa o que é conhecido como o “circulo de passo” do rolamento planetário. A longa linha tracejada curvada na Figura 6 é uma linha virtual que é desenhada através do eixo de rotação central de cada um dos rolos cilíndricos (104) e pode formar um círculo completo se todos os rolamentos forem mostrados na Figura 6, conforme os rolos (104) são esquematicamente mostrados na Figura 7. O diâmetro do “círculo de passo” do rolamento é o “diâmetro de passo” do rolamento. A espessura da rede (120) de interesse no presente pedido é o comprimento da porção do círculo de passo que se situa entre as duas pernas laterais não paralelas da rede (120) na vista mostrada na Figura 6. Essa espessura da rede de interesse no presente pedido pode ser calculada por medição da razão angular do círculo de passo que se situa entre as duas pernas não paralelas da rede e multiplicando-a pela circunferência do círculo de passo do rolamento.
[0058] Cada uma das aberturas definidas pela gaiola de rolos (118) é espaçada de maneira equidistante circunferencialmente separadas ao redor da gaiola por uma pluralidade de redes (120) afastadas separadas de maneira equidistante das redes (120) e cada rede se estende na direção axial e define uma espessura tranversal à manta na direção circunferencial. Essa espessura tranversal à manta de cada rede (120) é de fato a razão da “espessura da rede” da rede (120) medida conforme descrito acima, dividida pelo diâmetro do rolo. De acordo com um aspecto da presente invenção, cada rede (120) da respectiva gaiola de rolos (118) tem uma espessura tranversal à manta que mede de maneira desejável de 15% a 25% do diâmetro de um dos rolos cilíndricos. Em outra realização, cada rede (120) da respectiva gaiola de rolos (118) tem uma espessura tranversal à manta que mede de maneira desejável de 15% a 20% do diâmetro de um dos rolos cilíndricos (104).
[0059] Em algum sentido, essas reduções na espessura através de cada rede (120) tornam-se possíveis devido ao formato da gaiola de rolos (118). Esse formato desejável da gaiola de rolos (118) por sua vez torna-se possível devido à razão relativamente alta do diâmetro do sulco externo (84) para o diâmetro do sulco interno (102). A razão relativamente alta do diâmetro do sulco externo (84) (medida na superfície interna (103) do mesmo) para o diâmetro do sulco interno (102) (medido na superfície que define as pistas (107), (109) dos mesmos) resulta de um diâmetro grande dos rolos (104) em comparação ao diâmetro de passo do rolamento. Devido a essa razão relativamente alta entre o diâmetro do rolo e o diâmetro de passo do rolamento, existe espaço suficiente entre os rolos (104) de maneira radial fora do círculo de passo (Figura 6) para permitir que a espessura da rede (120) aumente de maneira acentuada acima do círculo de passo e esse espessamento circunferencial da rede (120) e radialmente fora do limite do círculo de passo do rolamento planetário por sua vez permite uma redução no espaçamento circunferencial entre os rolos (104) e a linha de passo da rede (120). Assim, em uma realização exemplar, na qual a espessura tranversal à manta mede de 15% a 25% do diâmetro de um dos rolos cilíndricos (104), essa razão seria na ordem de 0,200 a 0,600, inclusive.
[0060] A caixa de engrenagens planetária com seu aparelho de rolamento planetário descrita no presente pedido tem várias vantagens sobre a técnica anterior. Resumidamente, o aparelho de rolamento planetário descrito no presente pedido reduz o diâmetro da caixa de engrenagens planetária que é necessário para transferir uma determinada quantidade de potência. O benefício, em termos de espessura de gaiola, vem do fato de ter gaiola fora do círculo do passo do rolamento e com uma razão grande do diâmetro do rolamento para o diâmetro do passo do rolamento (e, portanto, também uma razão alta do diâmetro do sulco externo para o diâmetro do sulco interno). Quanto menor puder ser fabricada essa espessura da rede de interesse no presente pedido, mais rolamentos do mesmo tamanho podem ser encaixados dentro de um rolamento com um diâmetro de sulco externo fixo, que é o diâmetro que conecta o centro do rolamento e dois pontos separados em 180 graus na superfície cilíndrica interior (103) da engrenagem planetária (84). Para um diâmetro de sulco externo fixo, quanto mais rolamentos do mesmo tamanho são encaixados no rolamento, maior a capacidade de carga do rolamento. De maneira similar, ao conseguir se obter uma capacidade de carga maior para o mesmo diâmetro de sulco externo, é possível se obter um rolamento menor com uma capacidade de carga de rolamento equivalente pelo mesmo método de redução da espessura da rede dentro do rolamento. Quanto menor o diâmetro do rolamento planetário, menor o diâmetro da engrenagem planetária (84) com o rolamento planetário de diâmetro menor. Quanto menor o diâmetro do rolamento planetário (84), mais espaço torna-se disponível para outros componentes do motor. Adicionalmente, o diâmetro menor da engrenagem planetária (84) imprime movimento em uma redução maior no tamanho e no peso do motor (10) completo.
[0061] Para a realização representada, o rolamento de rolos planetário pode ser fabricado de qualquer material adequado. Por exemplo, em pelo menos certas realizações exemplares, o rolamento de rolos pode ser fabricado de um material metálico adequado, como aço cromo ou aço cromo de alto carbono. De maneira alternativa, no entanto, em outras realizações exemplares, o rolamento de rolos planetário pode incluir um ou mais componentes formados de um material cerâmico adequado.
[0062] O uso de rolos cilíndricos cerâmicos (104) permite que as engrenagens planetárias (84) tenham um grau de liberdade na direção axial, que simplifica o projeto. Espera-se que os rolos cerâmicos (104) forneçam pelo menos o dobro de vida útil em comparação aos rolos de aço, permitindo que a caixa de engrenagens (46) atenda aos objetivos de confiabilidade. Os rolos cerâmicos (104) também trazem excelente desempenho sem óleo, baixos requisitos de fluxo de óleo, baixa geração de calor e projeto de peso leve como benefícios adicionais. Comercialmente, o projeto terá longa duração, que minimizará o custo de substituição ao longo da vida do produto.
[0063] Essa descrição escrita utiliza exemplos para divulgar a invenção, incluindo o melhor modo e também permitindo que qualquer técnico no assunto pratique a invenção, incluindo a fabricação e utilização de quaisquer dispositivos ou sistemas e execute quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram para técnicos no assunto. Esses outros exemplos destinam-se a estar dentro do escopo das reivindicações, caso eles incluam elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações ou caso eles incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais a partir da linguagem literal das reivindicações.
[0064] Embora realizações específicas da presente invenção tenham sido descritas, será evidente para os técnicos no assunto que várias modificações possam ser feitas sem se afastar do espírito e escopo da invenção. Consequentemente, a descrição supracitada da realização preferencial da invenção e o melhor modo para praticar a invenção são fornecidos somente para fins de ilustração e não para propósitos de limitação.
Lista de Componentes Reivindicações

Claims (20)

1. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, para conexão a um portador de uma disposição de engrenagens epicíclicas que tem somente uma única entrada e uma única saída e que inclui uma engrenagem central e uma coroa ao redor da caixa de engrenagens planetária e da engrenagem central, cuja caixa de engrenagens planetária é caracterizada pelo fato de compreender: um pino de suporte configurado para ser fixado ao portador e que define uma superfície externa cilíndrica que é radialmente equidistante de um eixo central que se estende em uma direção axial; um sulco interno que define uma superfície cilíndrica interna que é conectada de maneira não rotativa à superfície cilíndrica externa do pino de suporte, o sulco interno definindo uma superfície externa que define pelo menos uma trilha, cada trilha definida na superfície externa sendo configurada para receber e guiar de maneira rotativa nesse uma respectiva pluralidade de rolos cilíndricos; uma respectiva pluralidade de rolos cilíndricos dispostos de maneira rotativa dentro de cada uma das respectivas trilhas do sulco interno; em que cada rolo define uma superfície cilíndrica externa que é disposta com um eixo de rotação que se estende em uma direção paralela à direção axial, e a superfície cilíndrica externa de cada rolo é definida por um diâmetro que se estende através do eixo de rotação ao longo de uma direção que é normal ao eixo de rotação, sendo que a superfície cilíndrica externa de cada rolo define um comprimento na direção paralela ao eixo de rotação do rolo, e a razão de cada comprimento de rolo para cada diâmetro de rolo é maior que um; para cada respectiva trilha, uma respectiva gaiola de rolo disposta entre o sulco interno e o sulco externo, sendo que existe uma pequena folga entre cada gaiola de rolo e o sulco interno, cada respectiva gaiola de rolo sendo configurada para manter em cada respectiva trilha uma respectiva separação entre cada respectivo rolo e cada par de rolos adjacentes nessa respectiva trilha, cada gaiola de rolo definindo uma primeira pluralidade de aberturas geralmente cilíndricas, cada abertura geralmente cilíndrica definindo um eixo maior na direção axial e um eixo menor na direção circunferencial, cada uma das aberturas sendo espaçadas de maneira equidistante circunferencialmente separadas ao redor da respectiva gaiola de rolo por uma pluralidade de redes afastadas separadas de maneira equidistante, cada rede se estendendo na direção axial e definindo uma espessura tranversal à manta na direção circunferencial; e um sulco externo que define uma superfície cilíndrica interna colocando em contato cada respectiva pluralidade de rolos cilíndricos, o sulco externo definindo uma superfície cilíndrica externa que define uma superfície de engrenagem que é configurada para se engrenar tanto com a engrenagem central com a coroa; em que cada rede de cada gaiola de rolo tem uma espessura transversal à manta que mede 15% a 20% do diâmetro de um dos rolos.
2. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de cada rede de cada gaiola de rolo ter uma espessura transversal à manta que mede 15% a 20% do diâmetro de um dos rolos.
3. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da pequena folga entre a gaiola de rolo e cada sulco interno estar na ordem de 0,005 a 0,050 polegadas inclusive.
4. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de cada trilha definir um par de trilhos de guia, que se estendem continuamente na direção circunferencial ao redor da superfície externa do sulco interno e de maneira radial externamente de uma pista anular definida na superfície externa do sulco interno, cada trilha define um par de paredes laterais que juntas definem as duas bordas extremas da pista e se estendem radialmente entre a pista e os respectivos trilhos de guia, sendo que a pequena folga entre cada gaiola de rolo e o sulco interno é definida entre a respectiva gaiola de rolo e os respectivos trilhos de guia da respectiva trilha do sulco interno.
5. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato das aberturas geralmente cilíndricas em cada respectiva gaiola de rolo estar alinhada em uma linha circunferencial disposta acima de uma respectiva trilha do sulco interno, cada abertura geralmente cilíndrica da respectiva gaiola de rolo é ligada na direção circunferencial por um par de elementos de apoio opostos e espaçados separadamente, em que cada um dos respectivos rolos é disposto com sua superfície externa cilíndrica que se estende através de uma respectiva abertura definida pela respectiva gaiola de rolo, sendo que a pequena folga entre cada respectiva gaiola de rolo e a respectiva trilha do sulco interno é definida entre os respectivos elementos de apoio da respectiva gaiola de rolo e do respectivos trilhos de guia das respectivas trilhas do sulco interno.
6. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de pelo menos uma das redes de pelo menos uma gaiola de rolo ser uma rede dividida.
7. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da superfície de engrenagem de cada sulco cilíndrico externo ser uma engrenagem dupla helicoidal com o desvio de cada uma das superfícies de engrenagem dupla helicoidal do sulco externo disposta não paralela com a outra das duas superfícies de engrenagem dupla helicoidal do sulco externo.
8. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de cada trilha se estender circunferencialmente ao redor da superfície externa do sulco interno, cada trilha definindo uma superfície de pista que se estende circunferencialmente e concentricamente em relação à superfície cilíndrica interna do sulco interno e colocando em contato uma porção de cada uma das superfícies cilíndricas externas dos rolos dispostos na respectiva trilha, cada trilha definindo um par de paredes laterais que se estendem radialmente que são espaçadas separadamente na direção axial uma da outra.
9. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da superfície cilíndrica interna do sulco interno ser encaixada por pressão à superfície externa cilíndrica do pino de suporte.
10. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, caracterizada pelo fato de cada um dos rolos ser fabricado de material cerâmico.
11. MOTOR, de turbina a gás, caracterizado pelo fato de compreender: um ventilador incluindo uma pluralidade de pás que se estendem radialmente a partir de um cubo e que giram ao redor de um primeiro eixo de rotação definido centralmente através do cubo; um compressor disposto a jusante do ventilador; uma turbina disposta a jusante do compressor; um eixo de entrada giratório que acopla mecanicamente o compressor para girar em uníssono com a turbina; uma disposição de engrenamento epicíclico que tem somente uma única entrada e que inclui um portador, uma engrenagem central giratória ao redor de um segundo eixo de rotação que é paralela ao primeiro eixo de rotação, uma coroa disposta circunferencialmente ao redor da engrenagem central, pelo menos um caixa de engrenagens planetária que é carregada pelo portador e aloja uma engrenagem planetária giratória em relação ao portador ao redor de um terceiro eixo de rotação que é paralelo ao segundo eixo de rotação, sendo que pelo menos uma engrenagem planetária se engrena tanto com a engrenagem central como com a coroa; e um envelope do motor que circunda o ventilador, o compressor, a turbina e a disposição de engrenamento epicíclico, sendo que uma coroa e o portador são acoplados de forma não rotativa ao envelope do motor; e a caixa de engrenagens planetária, além disso, incluindo: um pino de suporte fixado ao portador e que define uma superfície externa cilíndrica que é equidistante de um eixo central que se estende em uma direção axial, um sulco interno que define uma superfície cilíndrica interna que é conectada de maneira não rotativa à superfície cilíndrica externa do pino de suporte, o sulco interno definindo uma superfície externa que define pelo menos uma trilha, cada trilha sendo configurada para receber e guiar de maneira rotativa nesse uma respectiva pluralidade de rolos cilíndricos, um sulco externo definindo uma superfície cilíndrica externa que define uma superfície de engrenagem da engrenagem planetária e que é configurado para se engrenar tanto com a engrenagem central como com a coroa, o sulco externo definindo uma superfície cilíndrica interna que é oposta à superfície cilíndrica externa do sulco externo, uma pluralidade de rolos dispostos em cada trilha do sulco interno, cada rolo sendo livre para girar ao redor de um quarto eixo de rotação que é paralelo ao terceiro eixo de rotação, cada rolo definindo uma superfície externa cilíndrica colocando em contato tanto o sulco interno como a superfície cilíndrica interna do sulco externo, cada rolo definindo um comprimento na direção paralela ao quarto eixo de rotação e sendo que a razão de cada comprimento do rolo para cada diâmetro do rolo é maior que um, e para cada respectiva trilha, uma respectiva gaiola de rolo disposta entre o sulco interno e o sulco externo, sendo que existe uma pequena folga entre cada gaiola de rolo e o sulco interno, cada respectiva gaiola de rolo sendo configurada para manter em cada respectiva trilha uma respectiva separação entre cada respectivo rolo e cada par de rolos adjacentes nessa respectiva trilha, cada gaiola de rolo definindo uma primeira pluralidade de aberturas geralmente cilíndricas, cada abertura geralmente cilíndrica definindo um eixo maior na direção axial e um eixo menor na direção circunferencial, cada uma das aberturas sendo espaçadas de maneira equidistante circunferencialmente separadas ao redor da respectiva gaiola de rolo por uma pluralidade de redes afastadas separadas de maneira equidistante, cada rede se estendendo na direção axial e definindo uma espessura tranversal à manta na direção circunferencial, em que cada rede de cada gaiola de rolo tem uma espessura transversal à manta que mede 15% a 20% do diâmetro de um dos rolos.
12. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de cada rede de cada gaiola de rolo ter uma espessura transversal à manta que mede 15% a 20% do diâmetro de um dos rolos.
13. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato da pequena folga entre a gaiola de rolo e cada sulco interno estar na ordem de 0,005 a 0,050 polegadas inclusive.
14. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de cada trilha definir um par de trilhos de guia, que se estendem continuamente na direção circunferencial ao redor da superfície externa do sulco interno e de maneira radial externamente de uma pista anular definida na superfície externa do sulco interno, cada uma das trilhas define um par de paredes laterais que juntas definem as duas bordas extremas da pista e se estendem radialmente entre a pista e os respectivos trilhos de guia, sendo que a pequena folga entre cada gaiola de rolo e o sulco interno é definida entre a gaiola de rolo e os respectivos trilhos de guia do sulco interno.
15. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que cada gaiola de rolo define uma linha circunferencial disposta acima de uma respectiva trilha do sulco interno, cada linha circunferencial definindo uma pluralidade de aberturas geralmente cilíndricas, cada abertura geralmente cilíndrica definindo um eixo maior na direção axial e um eixo menor na direção circunferencial, as aberturas em cada linha sendo espaçados de forma equidistante separadas circunferencialmente ao redor da respectiva gaiola com um número de aberturas em cada linha sendo igual ao número de rolos dispostos embaixo da respectiva linha da respectiva gaiola de rolo, sendo que cada respectivo rolo é disposto com sua superfície cilíndrica que se estende através de uma respectiva abertura definida pela respectiva gaiola de rolo.
16. MOTOR, de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato do compressor ser um compressor de baixa pressão, em que a turbina é uma turbina de baixa pressão, e sendo o eixo é um eixo de baixa pressão que acopla mecanicamente o compressor de baixa pressão à turbina de baixa pressão.
17. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato da razão de cada comprimento de rolo para cada diâmetro de rolo ser maior que 1,3.
18. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de cada rolo ter uma razão de comprimento para diâmetro que se situa na faixa de 1,3 a 1,8, inclusive.
19. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato da superfície de engrenagem de cada sulco cilíndrico externo ser uma engrenagem dupla helicoidal com o desvio de cada uma das superfícies de engrenagem dupla helicoidal do sulco externo disposta não paralela com a outra das duas superfícies de engrenagem dupla helicoidal do sulco externo.
20. CAIXA DE ENGRENAGENS PLANETÁRIA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato da superfície cilíndrica interna do sulco interno ser encaixada por pressão à superfície externa cilíndrica do pino de suporte.
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