CN102338212B - 行星齿轮系统中的行星轴保持 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及行星齿轮系统中的行星轴保持，具体地，一种用于支撑行星齿轮的行星轴具有支撑部分，该支撑部分沿中心轴线延伸并具有第一外径。凸缘形成在所述支撑部分的一个端部处，其具有较小区段和放大部分，所述较小区段形成在围绕所述中心轴线的圆周的一部分周围，所述放大部分从所述中心轴线延伸离开比所述较小部分更大的距离。接收锁定构件的孔形成在所述放大部分中。公开了包括这种行星轴的行星齿轮组件以及包括该行星齿轮系统的空气涡轮启动器。此外，还公开和要求保护一种安装行星齿轮和行星轴的方法。

Description

行星齿轮系统中的行星轴保持
技术领域
本申请涉及用于在行星齿轮系统中保持行星轴抵抗旋转的保持特征。
背景技术
行星齿轮系统是众所周知的，并且已经被用于提供输入和输出之间的变速（gear change）。恒星齿轮绕中心轴线旋转，而环齿轮在恒星齿轮外面旋转。多个行星齿轮被定位成在恒星齿轮和环齿轮之间传递旋转。
在一个已知类型的行星齿轮系统中，行星齿轮安装在静止轴上，该静止轴定位在所述齿轮内部。行星轴提供用于轴承的内座圈，所述轴承支撑行星齿轮。
行星齿轮系统的一个应用是在空气涡轮启动器系统中。在空气涡轮启动器系统中，空气被输送掠过涡轮转子以驱动该转子。转子驱动恒星齿轮，恒星齿轮通过行星齿轮驱动环齿轮。环齿轮进而驱动气体涡轮发动机的启动器轴。
在这种应用中，很多力被传递到行星轴，该行星轴应当在固定壳体中保持静止。在现有技术中，行星轴接收固定螺钉，固定螺钉在轴向中间位置径向向内地延伸。固定螺钉通常相对于所关联的行星齿轮的旋转轴线或轴的中心轴线直接径向向内地延伸。
发明内容
一种用于支撑行星齿轮的行星轴具有支撑部分，该支撑部分沿中心轴线延伸并具有第一外径。凸缘形成在所述支撑部分的一个端部处，其具有较小区段和放大部分，所述较小区段形成在围绕所述中心轴线的圆周的一部分周围，所述放大部分从所述中心轴线延伸离开比所述较小部分更大的距离。接收锁定构件的孔形成在所述放大部分中。公开了包括这种行星轴的行星齿轮组件以及包括该行星齿轮系统的空气涡轮启动器。此外，还公开和要求保护一种安装行星齿轮和行星轴的方法。
通过以下说明书和附图可以最好地理解本发明的这些及其它特征，其下面是简要说明。
附图说明
图1示出了空气涡轮启动器组件。
图2示出了行星轴的特征。
图3示出了行星齿轮系统的一部分。
图4示出了行星轴的端视图。
图5是行星轴的侧视图。
具体实施方式
空气涡轮启动器组件20可与飞机或者其他包括气体涡轮发动机的系统相关联。热空气源22可来自于辅助动力单元，如通常在地面上使用的，输送热的、高压空气进入进口24。高压空气流动掠过涡轮转子26，导致涡轮转子26旋转。当涡轮转子26旋转时，其通过行星齿轮系统使输出轴28旋转。输出轴28可被用作启动器，以启动主气体涡轮发动机30的操作。
行星齿轮系统包括恒星齿轮34，其被随涡轮转子26旋转的转子轴32驱动。恒星齿轮34进而驱动多个行星齿轮40。行星齿轮40包括输出齿轮齿41，其驱动环齿轮42。环齿轮42通过机械连接驱动输出轴28。
行星齿轮40在静止行星轴44上旋转。静止行星轴44包括端部凸缘46，其被固定以防止相对于壳体38旋转。
如图2所示，行星轴44提供内轴承座圈，用于多个轴承55并支撑行星齿轮40。如图所示，凸缘46具有圆柱形或较小的部分48以及放大的偏置部分50。螺栓52延伸穿过放大部分50中的开口或孔54，并且被拧入壳体38中的开口56中。当然，可以使用不同于螺栓的锁定构件。如图2所示，壳体38具有放大部分39和移除部分29，凸缘46抵靠放大部分39搁置。
如图3所示，在该实施例中具有三组行星齿轮40。当然，也可采用其他数量的行星齿轮。每个行星齿轮40与行星轴44相关联，并且每个行星轴44具有放大部分50。如图所示，所示的三个行星轴44的放大部分50全都沿相同的圆周方向延伸。不必在所有实施例中都是这样，不过在所示实施例中是这样。
如图所示，壳体38具有放大部分39，放大部分39具有带有圆柱形部分和放大部分的形状，以支撑和匹配凸缘46。远离放大部分39的移除部分29弯曲开（curved away）。
如图4所示，凸缘46具有标称的、圆柱形或部分圆形部分48和放大部分50，圆柱形或部分圆形部分48形成在从中心轴线X距离R1处。放大部分50包括孔54，孔54居中设置在与轴线X隔开距离D1的轴线上。在一个实施例中，距离R1为0.49英寸（1.2 cm），而距离D1为0.68英寸（1.7 cm）。在多个实施例中，D1与R1的比在1.2和1.6之间。
如进一步示出的，放大部分50从圆柱形部分48大致沿两个成角度的延伸部（extension）101延伸，并且跨过角度A。在一个实施例中，角度A为49.5°，并且优选地在40°和60°之间。部分圆形部分延伸跨过360°的其余部分。
如图5所示，行星轴44具有支撑部分100，其提供内轴承座圈。凸缘46形成在支撑部分100的端部处。支撑部分100具有直径D2。在一个实施例中，D2为0.57英寸（1.4 cm）。优选地，距离D1大于距离D2，并且D1与D2的比在1.1和1.5之间。
本发明和现有技术的一个几何上的区别是，螺栓52沿平行于齿轮40的旋转轴线或轴44的中心轴线的轴线延伸。
所公开的实施例通过将凸缘安置在匹配的壳体表面上并且用螺栓将其夹持，而改善了轴的轴向保持的可靠性。相比现有技术，螺栓提供了高的夹持负载。另外，切向保持的可靠性也得以改善，即使丧失夹持负载时也是如此，这是由于螺栓机械地安置在凸缘中，防止了旋转。此外，轴的组件被简化以确保正确的旋转定向，这是因为凸缘处于轴的暴露端并提供了视觉提示以便正确定向。此外，凸缘提供了把手以在轴被螺栓连接就位之前正确地定位所述轴。
尽管已公开了本发明的实施例，但本领域普通技术人员会认识到在本发明的范围内可进行一定修改。为此，应研究所附权利要求以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (19)

1.一种用于支撑行星齿轮的行星轴，包括：
沿中心轴线延伸的支撑部分；和
形成在所述支撑部分的一个端部处的凸缘，所述凸缘具有较小区段和放大部分，所述较小区段形成在围绕所述中心轴线的圆周的一部分周围，所述放大部分从所述中心轴线延伸离开比所述较小部分更大的距离，接收锁定构件的孔形成在所述放大部分中，
所述较小部分是部分圆形部分，其具有在第一半径处的外周界。
2.如权利要求1所述的行星轴，其中，所述放大部分中的所述孔居中设置在孔轴线上，所述孔轴线与所述中心轴线隔开第二距离，所述第二距离与所述第一半径的比在1.2和1.6之间。
3.如权利要求2所述的行星轴，其中，所述第二距离与所述支撑部分的外径的比在1.1和1.5之间。
4.如权利要求1所述的行星轴，其中，所述放大部分从所述部分圆形部分大致沿一对成角度的侧边延伸离开，并且所述成角度的侧边之间限定的角度在40°和60°之间。
5.一种行星齿轮组件，包括：
恒星齿轮；
被所述恒星齿轮驱动的多个行星齿轮；
所述多个行星齿轮被接合以驱动环齿轮；
用于支撑所述行星齿轮的固定壳体；
所述行星齿轮包括在所述行星齿轮的内周界孔中的轴承，和在每个所述行星齿轮中的行星轴，所述行星轴被支撑在所述轴承内，所述行星轴包括沿中心轴线延伸的支撑部分；
形成在所述支撑部分的一个端部处的凸缘，所述凸缘具有较小区段和放大部分，所述较小区段形成在围绕所述中心轴线的圆周的一部分周围，所述放大部分从所述中心轴线延伸离开比所述较小部分更大的距离；和
形成在每个所述放大部分中的孔，和延伸穿过每个所述孔并进入所述壳体的锁定构件。
6.如权利要求5所述的行星齿轮组件，其中，所述较小部分是部分圆形部分，其具有在第一半径处的外周界。
7.如权利要求6所述的行星齿轮组件，其中，所述放大部分中的所述孔居中设置在孔轴线上，所述孔轴线与所述中心轴线隔开第二距离，所述第二距离与所述第一半径的比在1.2和1.6之间。
8.如权利要求7所述的行星齿轮组件，其中，所述第二距离与所述支撑部分的外径的比在1.1和1.5之间。
9.如权利要求6所述的行星齿轮组件，其中，所述放大部分从所述部分圆形部分大致沿一对成角度的侧边延伸离开，并且所述成角度的侧边之间限定的角度在40°和60°之间。
10.如权利要求6所述的行星齿轮组件，其中，所述壳体包括多个具有部分圆形部分的放大部分，以及安置成支撑所述凸缘的放大部分，以及远离所述部分圆形部分和所述放大部分的外壳体表面的一些部分被进一步从所述凸缘轴向移除。
11.一种空气涡轮启动器，包括：
用于引导空气掠过涡轮转子的空气进口，所述涡轮转子被所述空气驱动而旋转，并且驱动涡轮轴，所述涡轮轴通过驱动恒星齿轮来驱动行星齿轮系统；
被所述恒星齿轮驱动的多个行星齿轮；
所述多个行星齿轮被接合以驱动环齿轮；
用于支撑所述行星齿轮的固定壳体；
所述行星齿轮包括在所述行星齿轮的内周界孔中的轴承，和在每个所述行星齿轮中的行星轴，所述行星轴被支撑在所述轴承内，所述行星轴包括沿中心轴线延伸的支撑部分；
形成在所述支撑部分的一个端部处的凸缘，所述凸缘具有较小区段和放大部分，所述较小区段形成在围绕所述中心轴线的圆周的一部分周围，所述放大部分从所述中心轴线延伸离开比所述较小部分更大的距离；和
形成在每个所述放大部分中的孔，和延伸穿过每个所述孔并进入所述壳体的锁定构件。
12.如权利要求11所述的空气涡轮启动器，其中，所述较小部分是部分圆形部分，其具有在第一半径处的外周界。
13.如权利要求12所述的空气涡轮启动器，其中，所述放大部分中的所述孔居中设置在孔轴线上，所述孔轴线与所述中心轴线隔开第二距离，并且所述第二距离与所述第一半径的比在1.2和1.6之间。
14.如权利要求13所述的空气涡轮启动器，其中，所述第二距离与所述支撑部分的外径的比在1.1和1.5之间。
15.如权利要求14所述的空气涡轮启动器，其中，所述放大部分从所述部分圆形部分大致沿一对成角度的侧边延伸离开，并且所述成角度的侧边之间限定的角度在40°和60°之间。
16.如权利要求12所述的空气涡轮启动器，其中，所述壳体包括多个具有部分圆形部分的放大部分，以及安置成支撑所述凸缘的放大部分，以及远离所述部分圆形部分和所述放大部分的外壳体表面的一些部分被进一步从所述凸缘轴向移除。
17.一种安装用于行星齿轮的行星轴的方法，包括步骤：
（a）提供行星轴，并且将轴承安装在所述行星轴的支撑部分的外周界上，所述行星轴被安装在固定壳体内，所述支撑部分延伸进入所述壳体中的内孔，并且所述行星轴的凸缘定位在所述壳体的相对的外表面上；并且
（b）将所述凸缘的放大部分中的孔与所述壳体中的孔对准，并且插入锁定构件穿过所述孔并且进入所述壳体以锁定所述行星轴。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述对准步骤（b）包括提供所述壳体的外表面上的放大面，所述外表面的远离所述放大部分的其他部分进一步从所述凸缘隔开。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述锁定构件是螺纹螺栓，其被拧入所述壳体中的螺纹孔中。
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