CN103380279A - 用于涡轮喷气发动机引擎的辅助机器的齿轮箱的驱动轴 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种多流涡轮喷气发动机引擎，包括具有径向臂的中间壳体，和用于该涡轮喷气发动机引擎的辅助机器的齿轮箱的驱动轴，所述驱动轴安装在中间壳体的径向臂中，所述中间壳体的径向臂包括用于支撑该驱动轴的中间轴承（110），所述中间轴承（110）包括多个用于支撑该驱动轴的轴承（115），该驱动轴包括第一轴元件（101）和第二轴元件（102），其中该第一轴元件的一端连接至用于将机械传动提供给涡轮喷气发动机引擎的装置，该第二轴元件的一端连接至用于将机械传动提供给所述壳体的装置，所述第一轴元件（101）和第二轴元件（102）通过一连接器（105）连接，该连接器包括多个槽（107），一单独的平面横向经过所述多个槽（107）和多个轴承（115）。

Description

用于涡轮喷气发动机引擎的辅助机器的齿轮箱的驱动轴

技术领域

本发明涉及多轴和多流飞机涡轮喷气发动机引擎领域。其指向此种涡轮喷气发动机引擎的中间壳体的径向臂中驱动轴的具体结构。

背景技术

为了驱动安装在涡轮喷气发动机引擎上的辅助机器，例如发电机或油或燃料泵，其为操作涡轮喷气发动机引擎或涡轮喷气发动机引擎安装于其上的飞机所需，所需要的动力通常取自主轴。一双轴涡轮喷气发动机引擎包括两个同轴的轴：一个，低压或LP轴，将低压压缩机与低压涡轮相连，共同形成LP轴；另一个，高压或HP轴，将高压压缩机与高压涡轮相连，共同形成HP轴。在这种引擎的情况下，动力通常通过一径向臂传送至辅助装置，该径向臂容纳于中间壳体的臂中，其一端包括一圆锥小齿轮，该圆锥小齿轮与一刚性连接至高压轴的小齿轮相啮合。其另一端与一包含多个齿轮并形成辅助机器的支撑同时也驱动它们的箱机械连接。当该引擎为一涡轮风扇引擎时，径向传动轴或驱动轴穿过两个流：主流和次流，因为该驱动辅助设备的齿轮箱，也指AGB（附属齿轮箱），安装在产生所述次流的风扇的壳体上。

已知的驱动轴由两个已知为主轴和次轴的元件形成。该第一轴元件或主轴的一端连接至用于将机械传动提供给涡轮喷气发动机引擎的引擎轴的装置。该第二轴元件或次轴的一端连接至用于将机械传动提供给用于驱动辅助设备的齿轮箱的装置。一用于支撑驱动轴的中间轴承可设于所述径向臂的一个部分中。此类型的中间轴承通常包括多个用于在驱动轴旋转时支撑驱动轴的滚动轴承。

在运转中，中间壳体的径向臂受到气动力。由这些在径向臂上的气动力导致的变形导致在第一轴元件与第二轴元件之间的连接区域中驱动轴的第一偏移，和在中间轴承区域中的驱动轴的第二偏移。这些偏移从而出现在不同区域中，并产生径向臂中驱动轴的失衡与振动，具体导致在中间轴承的滚动轴承的区域中的运动，这减小了该轴的驱动效率。

发明内容

本发明的目的是克服这些缺点。它涉及一种涡轮喷气发动机引擎，具体为多流涡轮喷气发动机引擎，包括具有径向臂的中间壳体，和安装在该中间壳体的径向臂中的用于该涡轮喷气发动机引擎的辅助机器的齿轮箱的驱动轴。该中间壳体的径向臂包括用于支撑该驱动轴的中间轴承。该中间轴承包括多个用于支撑该驱动轴的滚动轴承。该驱动轴包括第一轴元件和第二轴元件，其中该第一轴元件的一端连接至用于将机械传动提供给涡轮喷气发动机引擎的引擎轴的装置，该第二轴元件的一端连接至用于将机械传动提供给用于辅助机器的齿轮箱的装置。所述第一轴元件和第二轴元件通过一连接器连接，该连接器位于该第二轴元件的安装在所述第一轴元件的中空圆柱端中的一端，并具有多个互补键槽设置在所述第一轴元件和第二轴元件上。该涡轮喷气发动机引擎值得注意之处在于，一单独的平面横向经过所述多个键槽和多个滚动轴承。这特别使得可减小由于该两个径向轴元件的偏移而导致的中间轴承中的约束，并可减小间隙，在该连接器的区域中和在该中间轴承的区域中，连接第一轴元件和第二轴元件的连接器接合于一位于所述中间轴承的滚动轴承的区域中的地带中。该地带用于支撑径向臂中的轴。这也有利于第一轴元件与第二轴元件在中间壳体的径向臂中的偏转的效果下进行旋转。这样，中间轴承的滚动轴承相对于连接器键槽的位置减小了零件间中心的数量，从而在所述第一轴元件与第二轴元件之间存在较小的偏移。

根据本发明的一个特征，所述第一轴元件和第二驱动轴元件围绕一旋转中心连接，一单独的平面横向经过所述旋转中心以及多个滚动轴承。这进一步有利于第一轴元件与第二轴元件在中间壳体的径向臂中的偏转的效果下进行旋转。这使得可减小驱动轴的失衡和振动，假设位于所述第一轴元件与第二轴元件之间的连接器的区域中，更具体说是位于该连接器的键槽区域中的该驱动轴的旋转中心被带回所述中间轴承的区域中，即带回该驱动轴的旋转平面中。

有利地，一单独的平面横向经过该旋转中心和所述多个滚动轴承的各滚动轴承的中心。这进一步有利于第一轴元件与第二轴元件在中间壳体的径向臂中的偏转的效果下进行旋转。这使得可进一步减小该驱动轴的失衡和振动，假设位于所述第一轴元件与第二轴元件之间的连接器的区域中，更具体说是位于该连接器的键槽区域中的该驱动轴的旋转中心被带回经过所述中间轴承的滚动轴承的中心的一中间面的区域中，即带回通过中间轴承的滚动轴承对该驱动轴进行支撑的中间面的区域中。

根据本发明的一个特征，一单独的面横向经过所述多个键槽的各键槽的中间，以及所述多个滚动轴承的各滚动轴承的中间。这使得可设置所述连接器的旋转中心，当该旋转中心位于一包括各键槽中间的横向平面中，位于该驱动轴的支撑的中间面中时。该连接器的旋转运动因而起源于所述驱动轴的支撑的中间面中，这使得可进一步减小该驱动轴的失衡和振动，同时增加所述第一轴元件相对于第二轴元件的旋转范围，如果第一轴元件相对于第二轴元件的旋转中心位于所述键槽的区域中。

该驱动轴的灵活旋转还可使用圆形键槽而获得，从而增加第一轴元件相对于第二轴元件的旋转范围，同时通过根据本发明的结构，减小失衡和振动。

根据本发明的另一特征，该第一驱动轴元件容纳于一第一套中，该第二驱动轴元件容纳于一第二套中。

这阻止中间轴承的润滑油填充中间壳体的臂，这也可使引擎轴承的气/油封与辅助机器的齿轮箱的气/油封连通。

根据本发明的另一方面，所述中间轴承容纳于所述径向臂的分离主流和次流的空间中。

根据本发明的一个特征，这进一步包括一润滑油喷射装置，该润滑油喷射装置设置为将润滑油喷射到横向经过多个键槽和多个滚动轴承的平面的区域中。这使得可优化油的供应，从而防止油产生失衡或将使轴在旋转中失衡的块，如果其以常规方式经所述轴传输。

根据本发明的另一特征，所述涡轮喷气发动机引擎进一步包括一用于中间轴承的外沟槽，该沟槽对中于壳体中。这改进了轴线的定位，同时使公差的堆积最小。这也使得可关闭由壳体所形成的油封，并有助于通过压迫安装在壳体颈部的密封件来密封它。这还使得可对中和密封所述第二套。

附图说明

本发明的一非限定性实施例现在将参照附图进行描述，其中：

图1为本发明可应用于其中的双轴涡轮风扇引擎轴向截面图；

图2为包括平行于其的中间壳体的涡轮喷气发动机引擎的后视图；

图3为驱动轴容纳于其中的中间壳体的径向臂的示意图；

图4为根据本发明的涡轮喷气发动机引擎的驱动轴容纳于其中的中间壳体的径向臂的截面图；

图5为根据本发明的涡轮喷气发动机引擎的驱动轴容纳于其中的中间壳体的径向臂的中间轴承的截面图；

图6为驱动轴容纳于其中的中间壳体的径向臂的中间轴承示意性截面图。

具体实施方式

图1示意性地显示一双轴涡轮喷气发动机引擎10和其各主要部件。所述引擎包括第一轴3，在图中，该第一轴左手侧连接风扇转子5和第一压缩机级7至低压涡轮9；该组件形成低压或LP轴。与该第一轴同轴的鼓形式的第二轴11连接该压缩机的高压级13至高压涡轮15；该组件形成具有燃烧室（未显示）的高压或HP轴。所述轴3在上游由安装在壳体30（指中间壳体）上的轴承3a和3a’支撑，在下游由安装在排放壳体21上的轴承3c支撑。HP轴在此由中间壳体30的轴承3b支撑，在轴3的后部经中间轴轴承3d支撑。

中间壳体30由毂30a、外壳30b和径向臂30c构成，其中毂30a支撑轴承3a、3a’和3b，外壳30b配备有用于向前紧固到飞机上并支撑风扇壳体的装置，径向臂30c，如图2中所示，将毂30a连接至外壳30b。此中间壳体30存在于一铸件的至少一部分上，径向臂可选择性地连接到该铸件。辅助机器，例如发电机和燃料或油泵，安装到齿轮箱20上，这是已知的，在本技术领域中指AGB。此箱安装在风扇壳体的外侧，其位置使得可被触及以便维修。齿轮经一径向驱动轴100机械地连接到引擎轴上，如图3中示意性所示，该径向驱动轴100容纳于中间壳体30的径向臂30c中。

臂30c是中空的，并由三个径向分离部分形成，如图4所示：30c1、30c2、30c3。部分30c3，具有空气动力学轮廓，穿过LP压缩机与HP压缩机（未显示）之间的主流P。臂30c的部分30c3邻接中间壳体30的毂30a。该径向臂30c包括经过次流S的部分30c2。部分30c2邻接外壳30b。臂30c包括首两个部分之间的部分30c1。此部分限定环形空间的一个扇区，其在一侧延伸主流与次流之间的导流板，在另一侧其自身由该两个流之间的环形空间129延伸。

在运转中，此种类型的引擎经风扇抽吸空气，该风扇压其以形成穿过压缩级、燃烧室和涡轮级的主流，以及绕过燃烧室排入大气的次流。涡轮分别经LP和HP轴驱动压缩装置。

如图3-6中示意性所示，一中间轴承110使得可将驱动轴100支撑在分别连接到用于将机械传动提供给涡轮喷气发动机引擎10的引擎轴3的装置，以及用于将机械传动提供给用于驱动附件的齿轮箱20的装置的端部之间。

轴承110包括壳体110a、壳体110b和多个滚动轴承115。这些滚动轴承115使得可支撑驱动轴100，同时促进其旋转。这些滚动轴承可以是本领域技术人员已知的球形滚动轴承。

如图3-6中所示，驱动轴100包括第一轴元件或主轴101。第一轴元件101置于主套51中，主套51连接到中间轴承110的壳体110a，并容纳于中间壳体30的径向臂30c中。此第一轴元件101在其内径向端部连接到一第一圆锥小齿轮。此小齿轮与刚性连接到HP轴的圆锥小齿轮相啮合。

驱动轴100还包括，如图3-6所示，一第二轴元件或次轴102。该第二轴元件102置于次套52中，次套52的一个端部连接到外壳30b，另一端部连接到中间轴承110的壳体110b，并容纳于中间壳体30的径向臂30c中。此第二轴元件102在其外径向端部连接到一第二小齿轮。此第二小齿轮与齿轮箱20的输入轴接合。

适当的密封件确保中间壳体30与两个套51和52之间的紧密。相似地，密封件设置在两个套51和52的另两个端部。轴100穿过中间壳体的外壳30b，其外径向端部通过例如开键槽的连接器而机械地连接到如图4中所示的一对圆锥小齿轮126。

如图4-6中所示，驱动轴100的第一轴元件101和第二轴元件102通过连接器105相连。该连接器105位于第二轴元件102的安装在第一轴元件101的一中空圆柱形端部中一个端部，并具有互补键槽107设置在第一轴元件101和第二轴元件102上。此多个互补键槽107从而使得可将第二轴元件102套入第一轴元件101中，同时连接第一轴元件101和第二轴元件102以共同旋转。

在第一轴元件101的低端，第一轴元件101通过一开键槽的连接器连接到一对与HP轴的轴颈（未显示）相接合的圆锥小齿轮26上。该第二轴元件102的径向端部通过一对圆锥小齿轮（未显示）而机械地连接到齿轮箱20的输入轴。该HP轴的旋转运动从而通过由一对圆锥小齿轮126和驱动轴100所形成的传动装置传送至齿轮箱20的输入轴。

在根据本发明的涡轮喷气发动机引擎10中，一单独的平面横向经过多个键槽107和多个滚动轴承115。连接器105的接合处因此提供在由多个滚动轴承115形成的支撑地带的区域中。

在根据本发明的涡轮喷气发动机引擎10的实施例中，连接器105的接合，由涡轮喷气发动机引擎10在运转中所受到的气动力产生，围绕一旋转中心210提供，如图6中所示。

图4-6中所示的实施例显示其中一单独平面横向经过该旋转中心210和多个滚动轴承115的情况，从而使得可将连接器105的旋转对中在多个滚动轴承115的区域中，从而减小径向臂30c中驱动轴100的游隙。

同样地，在图4-6中所示的实施例中，一单独平面200横向经过该旋转中心210和多个滚动轴承115的各滚动轴承的中心。这使得可将连接器105的旋转接合在横向于滚动轴承115的中间平面中，进一步减小由例如涡轮喷气发动机引擎10在运转中所造成的游隙。

在所示的实施例中，一单独平面横向经过多个键槽107的各键槽的中心和多个滚动轴承115的各滚动轴承的中心。这对应于其中旋转中心位于经过多个键槽107的各键槽的中心的横向平面中的特定情况。

键槽107可倒圆角以改进连接器105的旋转。

此种类型的驱动轴100需要润滑。此油流润滑的需要大大超越用于辅助机器的驱动轴的现有装置。

因此，中间轴承110可包括传送用于润滑驱动轴100所需要的的油的壳体120，以及经不干扰中间壳体30的径向臂30c的回路的机械传送元件。

油通过安装在壳体120中的特定专用装置122来传输，以将油直接喷入中间轴承110的区域中来对其进行润滑。

在具有与根据本发明的滚动轴承115相关的键槽107的结构的情况下，油可直接传输到键槽107和滚动轴承115的区域中，改善滚动轴承115的效率，并经驱动轴100的连接器105改善该支撑的效率。

中间轴承110的外沟槽125直接对中在壳体120中，这样改善了轴线的定位，同时使公差的累加最小化。该沟槽通过多个螺栓130固定到箱120上。该沟槽的具体形状使得可关闭由壳体120形成的外壳，并通过压迫安装在壳体120的颈部中的密封件135而帮助密封它。它还使得可对中和密封次套52。同时，箱120对中和密封主套51。

Claims (9)

1.一种多流涡轮喷气发动机引擎（10），包括具有径向臂（30c）的中间壳体（30），和安装在该中间壳体（30）的径向臂（30c）中的用于该涡轮喷气发动机引擎（10）的辅助机器的齿轮箱（20）的驱动轴（100），所述中间壳体（30）的径向臂（30c）包括用于支撑该驱动轴（100）的中间轴承（110），该中间轴承（110）包括多个用于支撑该驱动轴（100）的滚动轴承（115），该驱动轴（100）包括第一轴元件（101）和第二轴元件（102），其中该第一轴元件的一端连接至用于将机械传动提供给涡轮喷气发动机引擎（10）的引擎轴的装置，该第二轴元件的一端连接至用于将机械传动提供给所述齿轮箱（20）的装置，所述第一轴元件（101）和第二轴元件（102）通过一连接器（105）连接，该连接器位于所述第二轴元件（102）的安装在所述第一轴元件（101）的中空圆柱端中的一端，并具有多个互补键槽（107）设置在所述第一轴元件（101）和第二轴元件（102）上，其特征在于，一单独的平面横向经过所述多个键槽（107）和多个滚动轴承（115）。

2.根据权利要求1所述的涡轮喷气发动机引擎（10），其中所述驱动轴（100）的第一轴元件（101）和第二驱动轴元件（102）围绕一旋转中心（210）接合，一单独的平面横向经过所述旋转中心（210）以及多个滚动轴承（115）。

3.根据权利要求2所述的涡轮喷气发动机引擎（10），其中一单独的平面（200）横向经过该旋转中心（210）和所述多个滚动轴承（115）的各滚动轴承的中心。

4.根据前述权利要求中任何一项所述的涡轮喷气发动机引擎（10），其中一单独的平面（200）横向经过所述多个键槽（107）的各键槽的中央，以及所述多个滚动轴承（115）的各滚动轴承的中央。

5.根据前述权利要求中任何一项所述的涡轮喷气发动机引擎（10），其中所述多个键槽（107）的键槽被倒圆角。

6.根据前述权利要求中任何一项所述的涡轮喷气发动机引擎（10），其中所述驱动轴（100）的第一轴元件（101）容纳于一第一套（51）中，该驱动轴（100）的第二轴元件（102）容纳于一第二套（52）中。

7.根据前述权利要求中任何一项所述的涡轮喷气发动机引擎（10），其中所述中间轴承（110）容纳于所述径向臂（30c）的分离主流和次流的空间中。

8.根据前述权利要求中任何一项所述的涡轮喷气发动机引擎（10），所述涡轮喷气发动机引擎（10）进一步包括一润滑油喷射装置（122），该润滑油喷射装置（122）设置为将润滑油喷射到横向经过所述多个键槽（107）和所述多个滚动轴承（115）的平面的区域中。

9.根据前述权利要求中任何一项所述的涡轮喷气发动机引擎（10），所述涡轮喷气发动机引擎（10）进一步包括一用于中间轴承（110）的外沟槽（125），所述沟槽对中于壳体（120）中。

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