CN102537301A - 行星齿轮系统中止推垫圈的旋转防止 - Google Patents

行星齿轮系统中止推垫圈的旋转防止 Download PDF

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Abstract

本发明涉及行星齿轮系统中止推垫圈的旋转防止。一种用于使用在行星齿轮系统中的轴衬，具有限定沿着中心轴线延伸以被接收在行星齿轮轴上的圆孔的圆柱形主体部。小突起部轴向延伸超过所述轴衬的名义主体部并且接收在与所述轴衬邻接的止推垫圈中的切口中以防止所述止推垫圈旋转。还公开了一种包括所述轴衬的齿轮保持架和空气涡轮机启动机、以及装配所述轴衬的方法。

Description

行星齿轮系统中止推垫圈的旋转防止
技术领域
本申请涉及一种用于在行星齿轮系统中保持止推垫圈避免旋转的保持特征。
背景技术
行星齿轮系统是公知的，并且已经使用来在输入和输出之间提供齿轮变换。太阳齿轮绕着中心轴线旋转，而环形齿轮绕着相同的中心但是在太阳齿轮外侧旋转。多个行星齿轮定位成从太阳齿轮传递旋转到环形齿轮。
在一种已知类型的行星齿轮系统中，行星齿轮安装到定位在环形齿轮内侧的固定轴上。行星轴提供用于支撑行星齿轮的轴承的内圈。并且，止推垫圈设置在行星轴的两个端部，并且提供抵靠着行星齿轮的端表面的轴向止推表面。
行星齿轮系统的一个应用是在空气涡轮机启动机系统中。在空气涡轮机启动机系统中，传递空气使其经过涡轮机转子以驱动转子。转子驱动太阳齿轮，太阳齿轮通过行星齿轮驱动环形齿轮。环形齿轮继而驱动燃气涡轮机发动机的启动机输出轴。
在这些应用中，行星齿轮的不对称和间隙易于引起轴向力，其反作用到止推垫圈。这些反作用的齿轮力试图使止推垫圈旋转，而止推垫圈必须相对于固定壳体保持静止。止推垫圈用来给这些相对运动和载荷提供指定的耐用表面。在现有技术中，止推垫圈接纳简单的销来限制旋转。
发明内容
一种用在行星齿轮系统中的轴衬，具有圆柱形主体部，该主体部限定沿着中心轴线延伸、将被接纳在行星齿轮轴上的圆孔。小突起部轴向延伸超过所述轴衬的名义主体部并且接纳在邻近该轴衬的止推垫圈中的切口内以防止所述止推垫圈旋转。
还公开和要求保护了一种包含所述轴衬的齿轮保持架和空气涡轮机启动机、以及安装所述轴衬的方法。
根据下面说明和附图，可以很好地理解本发明的这些和其他特征，下面是简要描述。
附图说明
图1表示空气涡轮机启动机组件。
图2表示齿轮保持架的一部分。
图3A表示带凸缘轴衬的透视图。
图3B为穿过图3A的带凸缘轴衬的截面图。
图3C为图3A的带凸缘轴衬的端视图。
图4A表示止推垫圈。
图4B为图4A的止推垫圈的截面图。
图5A 穿过第二轴衬的截面图。
图5B为套筒的端视图。
图6A表示另一个止推垫圈。
图6B为图6A的止推垫圈的截面图。
图7A表示又另一个止推垫圈。
图7B为图7A的止推垫圈的截面图。
具体实施方式
如图1所示，空气涡轮机启动机组件20可以与航空器、或其他系统关联，包括燃气涡轮机发动机。热空气源22——如通常在地面上时所采用的，其可以来自辅助动力单元——传递热的高压空气进入入口24。高压空气流动经过涡轮机转子26，导致涡轮机转子26旋转。当涡轮机转子26旋转时，它使通过行星齿轮系统旋转输出轴28。输出轴28可以使用作为启动机，以起动主燃气涡轮机发动机30的操作。
行星齿轮系统包括太阳齿轮34，其由转子轴32驱动，转子轴32与涡轮机转子26一起旋转。太阳齿轮34继而驱动多个行星齿轮40。行星齿轮40包括驱动环形齿轮42的输出齿轮齿41。环形齿轮42通过机械离合器连接驱动输出轴28。
行星齿轮40绕着固定行星轴44旋转。固定行星轴44包括端部凸缘46，其被固定以防止相对于壳体38旋转。滚针轴承300将齿轮40支撑在固定轴44上。
如图2所示，止推垫圈100设置在行星齿轮40的一个端面上，并且组合的止推垫圈对134和136设置在相对端部上。轴衬102包括按压配合进入壳体圆孔的名义主体部，并且具有在一个端部延伸进入在止推垫圈100中的切口108的突出的轴向小突起部106。凸缘112形成在轴衬102的外端部，并且用来定位轴衬以抵靠在壳体38中的埋头孔表面116。
图3A表示轴衬102的细节，包括凸缘112和小突起部106。
轴衬102显示在图3B的剖面中。名义主体部111是压入配合进壳体圆孔的部分。还示出了凸缘112。小突起部106从名义主体部111轴向延伸。如图所示，名义主体部111延伸轴向长度d0，而小突起部延伸轴向长度d1。小突起部106具有从中心轴线以半径R1定位的内弯曲表面。小突起部106的外周由R3限定。主体111的外周由D1限定，其是接触壳体圆孔的表面。
如图3C所示，轴衬102具有在圆周宽度d2上延伸的小突起部106。d2尺寸是侧面对侧面的尺寸，大体上周向延伸。在所示的实施例中，侧面大体上互相平行，并且距离将因此在平行的侧面之间测量。可选实施例可以具有从中心辐射的那些表面，对此d2是弧长或角度尺寸。
图4A表示具有切口108和在一个面上的油槽118的止推垫圈100。埋头孔114也可以在图4B中见到。如图所示，切口108延伸圆周宽度d3。并且如图4B所示，垫圈100的最内孔（其长度不包括埋头孔114）延伸轴向尺寸d4。
在一个实施例中，d0是0.386"（0.980cm）；d1是0.100"（0.254cm）；d2是0.125"（0.317cm）；d3是0.196"（0.498cm）以及d4是0.108"（0.274cm）。在相同的实施例中，D1是0.766"（1.94cm）；以及R1是0.303"（0.770cm）；以及R3是0.373"（0.947cm）。
在实施例中，d1与d0的比例是在0.2到1.0之间；d2与d3的比例是在0.60到0.98之间；以及d1与d4的比例是在0.20到0.98之间。
返回图2，在行星齿轮40的相对端部处是无凸缘轴衬130，其也压入配合进齿轮保持架壳体圆孔，并且通过底部接触在轴衬端面160上来定位。轴衬130还具有向内延伸的小突起部或延伸部132，其接合进在止推垫圈136中的切口142，以及接合进在止推垫圈134中的切口140。止推垫圈134和136一起用作球形接头，其中止推垫圈134套叠在止推垫圈136中。止推垫圈136具有延伸通过它的整个轴向长度的切口142，而止推垫圈134具有延伸有限轴向距离的切口140。轴衬130的小突起部132在垫圈134和136中的切口140和142内延伸以防止那些垫圈的旋转。
图5A表示轴衬130。小突起部132从名义主体部146延伸。如图所示，名义主体部146的外周是在直径D3处。小突起部132的内弯曲表面是在半径R2处。小突起部132延伸轴向距离d5，而名义主体部146延伸轴向尺寸d6。
图5B是轴衬130的端视图，并且显示小突起部132。小突起部132延伸圆周地测量的侧面对侧面尺寸d7。在所示的实施例中，侧面大体上互相平行，并且距离将因此在平行的侧面之间测量。可选实施例可以具有从中心辐射的那些表面，对此d2是弧长或角度尺寸。
垫圈136示出在图6A中。如在图6A和6B之间可见的，凹表面158形成在一个侧面上并且与垂直面156分离开。切口142延伸通过垫圈136的整个轴向厚度。如图6A所示，切口142的宽度限定为d8。
图6B表示垫圈136，其具有延伸轴向长度d9的切口142。
图7A表示垫圈134。垫圈134具有切口140，其具有宽度d10。并且可以见到油槽301。
图7B表示配合的止推垫圈134。垫圈134和136套叠在一起，如上面所述。垫圈134具有延伸到端表面138、具有深度d11的切口140。凸表面150与相对垂直面152分离开。
在一个实施例中，d5是0.191"（0.485cm）；d6是0.413"（1.04cm）；d7是0.125"（0.317cm）；d8是0.196"（0.498cm）；d9是0.70"（0.178cm）；d10是0.196"（0.498cm）；以及d11是0.140"（0.356cm）。在相同的实施例中，D3是0.746"（1.90cm）；以及R2是0.323"（0.820cm）。在实施例中，d5与d6的比例是在0.20到1.0之间；d7与d8的比例是在0.60到0.98之间；以及d5与d9和d11的和的比例是在0.20到0.98之间。
两个距离d2和d7可以限定为周向地绕着轴线测量的侧面对侧面距离。当然，侧面大体上互相平行，并且距离将因此在平行的侧面之间测量。可选实施例可以具有从中心辐射的那些表面，对此d2是弧长或角度尺寸。
确定所述小突起部和槽的尺寸以便在小突起部的外周和槽的内周之间具有很小的间隙。仍然，所述小突起部将防止槽、以及它们相应部件特征的相对旋转。
这个组件提供防止垫圈134、136和100旋转的可靠方式，不需要额外的部件。
这种组装和旋转限制的方法提供在小突起部侧面和狭槽边缘之间增加的接触面积，减少了每单位面积的载荷。这样显著降低了接触应力，并且提高配合部件的磨损寿命。
公开的组合将通过增加接触面积从而降低应力和磨损来增加组件的寿命。通过减少部件数量改进实施例的组装，从而降低库存量和相关费用。此外，降低了装配操作和劳动力，并且具有容易装配的好处。作为实例，公开的组合消除了盲装配，例如将窄的销插入盲孔中。
虽然已经公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员将认识到，某些修改将落入本发明的范围内。由此原因，下面的权利要求应该被研究为确定本发明的真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种用在行星齿轮系统中的轴衬，包括：
圆柱形主体部，其限定沿着中心轴线延伸以被围绕行星齿轮轴接收的圆孔；以及小突起部，其轴向延伸超过所述轴衬的名义主体部并且被接收在与所述轴衬关联的止推垫圈中的切口中以防止所述止推垫圈旋转。
2.如权利要求1所述轴衬，其中所述小突起部的轴向长度与所述名义主体部的轴向长度的比例是在0.20到1.0之间。
3.如权利要求2所述轴衬，其中所述小突起部的圆周宽度与在所述止推垫圈中将接收所述小突起部的所述切口的圆周宽度的比例是在0.60到0.98之间。
4.如权利要求2所述轴衬，其中所述小突起部的轴向长度与在所述止推垫圈中将接收所述小突起部的所述切口的轴向长度的比例是在0.20到0.98之间。
5.一种齿轮保持架，包括：
行星齿轮，其被包含在行星齿轮系统中以用于绕着轴线旋转；
至少一个轴承，其用于支撑所述行星齿轮；
一对轴衬，其安装在所述齿轮的相对轴端部，所述轴衬的每个都与止推垫圈相关联，所述止推垫圈的每个都包括切口，并且所述轴衬的每个包括从所述轴衬的名义主体轴向延伸并且接收在所述关联的止推垫圈的所述切口中以防止旋转的小突起部。
6.如权利要求5所述的齿轮保持架，其中所述小突起部的轴向长度与所述名义主体部的轴向长度的比例是在0.20到1.0之间。
7.如权利要求5所述的齿轮保持架，其中所述小突起部的圆周宽度与接收所述小突起部的所述切口的圆周宽度的比例是在0.60到0.98之间。
8.如权利要求5的齿轮保持架，其中每个所述小突起部的轴向长度和在所述关联的止推垫圈中的所述切口的轴向长度的比例是在0.20到0.98之间。
9.如权利要求5所述齿轮保持架，其中所述小突起部的轴向长度与所述名义主体部的轴向长度的比例是在0.20到1.0之间，所述小突起部的圆周宽度与接收所述小突起部的所述切口的圆周宽度的比例是在0.60到0.98之间，并且每个小突起部的轴向长度和在所述关联的止推垫圈中的所述切口的轴向长度的比例是在0.20到0.98之间。
10.如权利要求5所述齿轮保持架，其中与所述齿轮一个端部关联的止推垫圈包括一对止推垫圈，其中所述一对止推垫圈的其中一个形成为具有垂直面和凸面，并且所述一对止推垫圈的另一个形成为具有垂直面和凹面，并且所述一对止推垫圈套叠在彼此内，其中所述一对止推垫圈的其中一个具有延伸通过整个轴向厚度的所述凹槽，并且所述一对止推垫圈的另一个具有不延伸通过整个轴向厚度的凹槽，这些凹槽一起限定所述切口。
11.一种空气涡轮机启动机，包括：
空气入口，用于引导空气经过涡轮机转子，所述涡轮机转子由空气驱动来旋转，并且驱动涡轮机轴，所述涡轮机轴通过驱动太阳齿轮而驱动行星齿轮系统；
多个行星齿轮，其由所述太阳齿轮绕着轴线驱动；
所述多个行星齿轮被接合来驱动环形齿轮；
壳体，用于支撑所述行星齿轮；
所述行星齿轮包括在内周圆孔内的轴承，以及支撑在所述轴承内的在每个所述行星齿轮中的行星轴；以及
一对轴衬，其安装在每个所述齿轮的相对轴端部，所述轴衬的每个都邻近止推垫圈，所述止推垫圈的每个都包括切口，并且所述轴衬的每个都包括从所述轴衬的名义主体轴向延伸并且接收在所述关联的止推垫圈的所述切口中以防止旋转的小突起部。
12.如权利要求11所述的空气涡轮机启动机，其中所述小突起部的轴向长度与所述名义主体部的轴向长度的比例是在0.20到1.0之间。
13.如权利要求11所述的空气涡轮机启动机，其中所述小突起部的圆周宽度与接收所述小突起部的所述切口的圆周宽度的比例是在0.60到0.98之间。
14.如权利要求11的空气涡轮机启动机，其中每个所述小突起部的轴向长度与在所述关联的止推垫圈中的所述切口的轴向长度的比例是在0.20到0.98之间。
15.如权利要求11所述的空气涡轮机启动机，其中所述小突起部的轴向长度与所述名义主体部的轴向长度的比例是在0.20到1.0之间，所述小突起部的圆周宽度与接收所述小突起部的所述切口的圆周宽度的比例是在0.60到0.98之间，并且每个小突起部的轴向长度和所述切口的轴向长度的比例是在0.20到0.98之间。
16.如权利要求11所述的空气涡轮机启动机，其中与所述齿轮一个端部关联的止推垫圈包括一对止推垫圈，其中所述一对止推垫圈的其中一个形成为具有垂直面和凸面，并且所述一对止推垫圈的另一个形成为具有垂直面和凹面，并且所述一对止推垫圈套叠在彼此内，其中所述一对止推垫圈的其中一个具有延伸通过整个轴向厚度的所述凹槽，并且所述一对止推垫圈的另一个具有不延伸通过整个轴向厚度的凹槽，这些凹槽一起限定所述切口。
17.如权利要求16所述的空气涡轮机启动机，其中所述小突起部的轴向长度与所述名义主体部的轴向长度的比例是在0.20到1.0之间。
18.如权利要求16所述的空气涡轮机启动机，其中所述小突起部的圆周宽度与接收所述小突起部的所述切口的圆周宽度的比例是在0.60到0.98之间。
19.如权利要求16的空气涡轮机启动机，其中每个所述小突起部的轴向长度与在所述关联的止推垫圈中的所述切口的轴向长度的比例是在0.20到0.98之间。
20.一种将齿轮保持架装配进空气涡轮机启动机的方法，包括步骤：
绕着行星齿轮轴放置一对轴向间隔的轴衬，并且在所述轴衬之间放置行星齿轮，将止推垫圈定位为具有邻接所述齿轮的面，并且将轴向延伸超过所述轴衬的名义主体部的小突起部插入在所述止推垫圈中的切口以防止所述止推垫圈的旋转。
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