CN104583644B

CN104583644B - 行星齿轮装置

Info

Publication number: CN104583644B
Application number: CN201380043225.9A
Authority: CN
Inventors: 今井秀幸; 佐藤真衣子
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2017-05-03
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: US9291255B2; WO2014030448A1; JP5352720B1; EP2889507A1; CA2882538C; CN104583644A; US20150167819A1; EP2889507B1; JP2014040878A; CA2882538A1; EP2889507A4

Abstract

一种行星齿轮装置(1)，具备：具有外齿的太阳轮(5)、多个行星齿轮(7)、内齿轮(9)和挡板单元(19b)；多个行星齿轮(7)具有外齿，与所述太阳轮啮合；内齿轮(9)具有内齿，与所述行星齿轮啮合；挡板单元(19b)配置在邻接的所述行星齿轮之间，将润滑油(OL)回收至形成于内部的回收室(75)；在所述挡板单元上设置排出口(81)和内齿轮供油孔(79)；排出口(81)将回收于所述回收室的所述润滑油的一部分向轴向排出；内齿轮供油孔(79)将回收的所述润滑油的另一部分向径向外侧排出，供给所述内齿轮；将围堰部件(83)与该挡板单元分开设置，其中，围堰部件(83)堵住所述排出口的一部分，确保从所述内齿轮供油孔排出的润滑油。

Description

行星齿轮装置

本申请要求2012年8月23日申请的日本专利申请2012-183915的优先权，将其全部内容以参照的方式引用作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及主要使用于航空器的动力传递机构的行星齿轮装置，尤其涉及这样的行星齿轮装置的润滑结构。

背景技术

近年，在航空器中，出于降低运行成本、环境保护的观点，低油耗成为重要的技术问题。因此，对使用于航空器发动机的行星齿轮装置，也要求减少动力损失。

过去，这种行星齿轮装置以齿轮的润滑及冷却为目的，具备向齿轮供给润滑油的机构，但是向齿轮周边供给的润滑油的搅拌阻力成为齿轮装置的动力损失的一个主要原因。作为减少润滑油的搅拌阻力的手段，例如，提出了以下方案，通过在邻接的行星齿轮之间设置挡板(障碍物)，来限制因在邻接的行星齿轮周围产生的润滑油流之间的干涉导致产生漩涡(例如，参照专利文献1)。

此外，还提出了以下方案，在设置于该挡板内的空间中暂时回收润滑油，在将其一部分向轴向排出的同时，将另一部分通过设置在挡板上的通孔供给内齿轮，用于内齿轮的润滑(例如，参照专利文献2)。在该情况下，通过用围堰覆盖挡板轴向的排出口的一部分，储存供给内齿轮那部分润滑油，能够可靠地润滑内齿轮。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利公表平成9-507284号公报

专利文献2:日本专利公开2011-220495号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

但是，设置在挡板上的围堰的最适合的形状和大小，根据使用行星齿轮装置的设备的规格或使用环境等有所不同。因此，在将围堰与挡板一体设置的情况下，必须根据围堰的设计变更来改变挡板整体的设计，成为了制造成本增加的主要原因。此外，由于通过围堰覆盖挡板排出口的一部分，将前板安装在齿轮装置上的工序的操作难以进行，存在可加工性降低的情况。

本发明的目的在于，为了解决上述技术问题，提供一种行星齿轮装置，对供给构成行星齿轮装置的主要旋转元件的润滑油进行回收并排出，减少润滑油的搅拌阻力，同时，能够根据适用的设备容易地改变挡板单元的设计，其中，所述挡板单元将回收的润滑油的一部分供给内齿轮。

(二)技术方案

为了实现所述目的，本发明的行星齿轮装置具备：具有外齿的太阳轮、多个行星齿轮、内齿轮和挡板单元；所述多个行星齿轮具有外齿，与所述太阳轮啮合；所述内齿轮具有内齿，与所述行星齿轮啮合；所述挡板单元配置在邻接的所述行星齿轮之间，将润滑油回收至形成于内部的回收室；所述挡板单元具有排出口和内齿轮供油孔；所述排出口将回收于所述回收室的所述润滑油的一部分向轴向排出；所述内齿轮供油孔将回收的所述润滑油的另一部分向径向外侧排出，供给所述内齿轮；将围堰部件与该挡板单元分开设置，其中，所述围堰部件堵住所述排出口的一部分，确保从所述内齿轮供油孔排出的润滑油。

根据该结构，在配置于邻接的行星齿轮之间的挡板单元上设置内齿轮供油孔及围堰，实现润滑油搅拌阻力的减少和内齿轮的润滑，同时，通过将形成围堰的围堰部件与挡板单元分开设置，使根据齿轮装置适用的设备的规格等进行的围堰的设计变更变得容易。

在本发明的一种实施方式的行星齿轮装置中，对作为所述多个行星齿轮的旋转轴的行星轴的一个端部进行支承的前板，也可以通过沿轴向紧固的连接部件，连接至位于与所述挡板单元的所述回收室的所述排出口相反一侧的轴向端部的底壁。更具体来说，例如，所述连接部件为螺栓及与该螺栓拧合的螺母，所述螺栓从所述前板侧穿过所述前板及所述挡板单元，所述螺母从所述挡板单元的所述回收室侧与所述螺栓的前端拧合。根据该结构，在将前板安装到回收室的底壁上时，由于可以在卸下分开形成的围堰部件的状态下，进行将连接部件沿轴向紧固的操作，因此具备围堰，具有向内齿轮可靠地供给润滑油的挡板单元的行星齿轮装置的组装变得容易，制造成本减少。

在本发明的一种实施方式的行星齿轮装置中，优选地，所述围堰部件配合在所述排出口，通过可以缩径的环状部件防止沿轴向松脱。根据该结构，在行星齿轮装置的组装操作中，例如，在卸下分开形成的围堰部件的状态下，将连接部件沿轴向紧固的操作变得容易。

在本发明的一种实施方式的行星齿轮装置中，优选地，所述围堰部件堵住所述排出口上的支承所述多个行星齿轮的行星齿轮架的径向外侧，并且是所述行星齿轮的公转方向的后侧。通过这样构成，能够确保在挡板单元内有充足量的润滑油从所述内齿轮供油孔供给内齿轮。特别是，由于因行星齿轮公转导致的离心力及哥氏力双方作用于回收至挡板单元内的润滑油，因此通过用围堰覆盖作为这些力的合力方向的行星齿轮的径向外侧并且是公转方向后侧，能够有效地确保润滑油。

本发明包含权利要求书和/或说明书和/或说明书附图所公开的至少2种结构的任意组合。特别是，本发明包含权利要求书中各权利要求的2项以上的任意组合。

附图说明

通过参考附图对以下优选实施方式进行说明，将更清楚地理解本发明。但是，由于实施方式及附图仅用于图示及说明，因此不应该用于确定本发明的范围。本发明的范围通过权利要求书确定。在附图中，多幅附图中的相同的附图标记表示相同或者与之相当的部分。

图1是表示本发明的一种实施方式的行星齿轮装置的局部剖切立体图。

图2是图1的行星齿轮装置的纵剖视图。

图3是图1的行星齿轮装置中使用的行星齿轮架的分解立体图。

图4是从前方观察图1的行星齿轮装置中使用的前板的主视图。

图5是沿图4V-V线的剖视图。

图6是从后方观察图1的行星齿轮装置中使用的背板的后视图。

图7是放大表示图5的主要部分的图，(a)为侧视图，(b)为围堰部件的俯视图。

图8是表示图1的行星齿轮装置组装时的状态的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。图1是表示本发明的一种实施方式的行星齿轮装置1的立体图。该行星齿轮装置1设置在直升飞机或航空器的发动机上，通过输入轴3连接未图示的燃气涡轮发动机，将该燃气涡轮发动机的动力作为彼此相互独立的输出，传动至未图示的2个转子。另外，在以下的说明中，将轴向的配置有燃气涡轮发动机的一侧(图1的左下侧)称为前侧，其相反侧称为后侧。

图2是表示图1的行星齿轮装置1的纵剖视图。如该图所示，行星齿轮装置1作为多列齿轮机构构成，具备太阳轮5、多个(在此例中为5个)行星齿轮7、内齿轮9、行星齿轮架11及多个(在此例中为5个)行星轴13。太阳轮5为由向彼此相反方向倾斜的多列斜齿轮构成的具有外齿的齿轮，配合在成为旋转轴的输入轴3的外周。行星齿轮7为由对应于太阳轮5的斜齿轮构成的多列具有外齿的齿轮。各行星齿轮7在通过多列轴承15旋转自如地安装在成为旋转轴的中空的行星轴13外周的状态下，与太阳轮5啮合。在本实施方式中，5个行星齿轮7以等间距配置在太阳轮5的圆周方向上。内齿轮9为由多列斜齿轮构成的具有内齿的齿轮，与5个行星齿轮7啮合。

作为行星齿轮7旋转轴的行星轴13，其前端部被具有与输入轴3同一轴心C1的环状前板17支承。如图3的分解立体图所示，前板17通过多个螺栓21与同心状配置的圆筒状鼓轮19的内周部连接。鼓轮19具有形成其前端部的圆筒状鼓轮主体19a，以及与鼓轮主体19a一体形成，从鼓轮主体19a向后方延伸的多个挡板单元19b。挡板单元19b为具有从径向外侧向内侧宽度变窄的大致梯形的截面形状的柱状部件。各挡板单元19b在行星轴13(图2)之间的圆周方向位置上等间距配置。关于挡板单元19b的结构，在后面详细叙述。

在鼓轮19的后端部，也就是挡板单元19b的后端部一体形成环状的背板23。在该背板23上，如图2所示的行星轴13的后端部被支承。这样，鼓轮19和通过鼓轮19相互连接的前板17及背板23构成支承行星轴13及行星齿轮7的行星齿轮架11。通过该行星齿轮架11，来决定各行星轴13之间的相对位置，即各行星齿轮7之间的相对位置。

鼓轮19的前端部螺栓连接至与输入轴3同心的前方输出轴24，因5个行星齿轮7围绕轴心C1公转产生的动力，通过鼓轮19及前方输出轴24作为驱动力向前侧的转子(未图示)输出。另一方面，内齿轮9的外周部连接至与输入轴3同心配置的挠曲支承25，因行星齿轮7围绕自转轴心C2旋转产生的动力，通过内齿轮9及挠曲支承25作为驱动力向后侧的转子(未图示)输出。

在前板17的外周侧，设置有用于支承行星轴13的支承通孔27，在支承通孔27中配合行星轴13的前端部。同样地，行星轴13的后端部配合在背板23的支承通孔29中。在该状态下，进一步通过长轴的固定支轴31及长轴的螺栓35，沿轴向紧固固定前板17、行星轴13及背板23。这样，行星轴13被前板17及背板23支承。

图4是从前方观察前板17的主视图。如该图所示，前板17具有用于在圆板形状的中心部使输入轴3穿过的输入轴插入孔37。在该输入轴插入孔37的径向外侧的环形板部上，设置有为了适当降低重量的各种切口部分。前板17的外径与作为鼓轮19的圆筒状部分的鼓轮主体19a的内径大致吻合。

在前板17上设置有用于将前板17与分开形成的鼓轮19连接的连接片41。连接片41具有臂部41a和连接部41b，所述臂部41a从相互邻接的支承通孔27之间向径向外侧延伸，所述连接部41b形成于臂部41a的外径侧前端。即，连接部41b在前板17的外周部周向上间歇性地设置有多个(本实施方式中为5个)。在各连接部41b上，设置有大致沿周向等间距配置的多个(在图4的例子中为3个)螺栓插入孔43。

如作为沿图4V-V线的剖视图的图5所示，在鼓轮19的内周面上，将凸缘状的鼓轮内侧连接部45突出设置在径向内侧。在该鼓轮内侧连接部45上设置有在轴心方向上贯通的多个螺栓插入孔47。在将作为连接部件的螺栓21从前侧穿过前板17的螺栓插入孔43及鼓轮19的螺栓插入孔47的状态下，通过在螺栓21的前端拧合螺母51，将前板17连接至鼓轮19的鼓轮内侧连接部45。另外，连接部41b的轴向位置相对于用虚线所表示的支承通孔27的轴向位置向前侧偏移。

另外，在前板17或者鼓轮19上不设置使螺栓21拧合的螺纹孔，而与螺母51拧合，是因为在行星齿轮装置1整体轻量化的目的下，利用在高应力下容易产生裂纹的钛合金这样的材料形成构成齿轮架11的前板17及鼓轮19这样的部件，因此如果在构成齿轮架11的部件上设置螺纹孔，则变得不易产生裂纹。如本实施方式这样，通过使螺栓21拧合在螺母51上，而不是拧合在螺纹孔中，能够不降低行星齿轮装置1的可靠性地减轻重量。

下面，对挡板单元19b的结构进行说明。如图5所示，挡板单元19b的内部通过内壁53分成形成为实心的内周部19ba和形成为中空的外周部19bb。内壁53通过锻造或者由单一原料机械加工与背板23一体形成。挡板单元19b的内周部19ba通过螺栓55固定在背板23上。此外，在挡板单元19b的内壁53的前侧端部上设置有向外径侧突出的连接片53a，在与形成在内周部19ba前侧端部上的向外径侧突出的连接片57重叠的状态下，通过从内壁53的连接片53a侧使螺母61拧合，与从内周部19ba的连接片57侧穿过的螺栓59的前端连接。

在前板17及内周部19ba的内侧，分别形成从外部导入润滑油OL的齿轮润滑油通道63A、63B。在内周部19ba的齿轮润滑油导入通道63B的内径侧，设置有用于从齿轮润滑油导入通道63B向太阳轮5供给润滑油OL的多个供油孔65。

此外，如图6所示，在挡板单元19b的两侧面的内周部19ba和外周部19bb的边界附近，设置有用于将润滑油OL回收至挡板单元19b内的回收口71。如图5所示的挡板单元19b的外周部19bb的内部空间与回收口71连通，形成有暂时存储从这些回收口71回收的润滑油OL的回收室75。

此外，在挡板单元19b的最外周侧的外壁部19bc上，设置有作为径向通孔的内齿轮供油孔79。通过该内齿轮供油孔79，将回收至回收室75的润滑油OL的一部分供给内齿轮9。如图6所示，内齿轮供油孔79位于比外壁部19bc的周向中央靠近相对于行星齿轮7的公转方向Rv的后侧。如图5所示，在轴向留出规定间隔，排列设置有多个(本实施方式中为2个)内齿轮供油孔79。另外，可以适当设定供油孔65及内齿轮供油孔79各自的数量及位置。

图5的回收室75的轴向后端部开口成为用于将润滑油OL从回收室75向挡板单元19b的轴向外侧所排出的轴向排出口81。如上所述，鼓轮19通过作为连接部件的螺栓21和螺母51与前板17连接，但是穿过螺栓21的挡板单元19b侧的鼓轮内侧连接部45突出设置于挡板单元19b的外壁部19bc内侧的轴向前端部。即，鼓轮内侧连接部45设置在回收室75的轴向排出口81的相反侧轴向端部上，形成回收室75的底壁。在轴向排出口81上配合堵住轴向排出口81一部分的围堰部件83。

如放大图5主要部分的图7所示，围堰部件83是与挡板单元19b分开形成，也就是说作为可以分离的其他部件形成的大致圆筒状部件，其筒部83a的外周面配合在轴向排出口81的内周部上。此外，在围堰部件83轴向的一端，安装有作为可以缩径的环状部件C环85。通过使该C环85配合于形成在排出口81内周面上的卡定槽87，来防止配合在排出口81内周部上的围堰部件83沿轴向松脱。

围堰部件83的筒部83a的一侧开口由直径大于筒部83a的圆板状底部83b覆盖。底部83b的一部分上具有半圆形开口，该开口成为将润滑油OL从回收室75向挡板单元19b的轴向外侧排出的排出部83ba。另一方面，底部83b的排出部83ba以外的部分成为堵住轴向排出口81一部分的围堰部83bb。

如图6所示，围堰部83bb堵住轴向排出口81(图7)的背板23的径向外侧并且是相对于公转方向Rv的后侧部分。行星齿轮装置1的太阳轮5沿箭头A方向旋转，受到其驱动力，行星齿轮7在沿箭头B方向自转的同时，与行星齿轮架11一同沿箭头Rv方向公转。内齿轮9沿箭头D方向旋转。由于因行星齿轮7的公转产生的离心力Cf及哥氏力Co双方作用于回收至挡板单元19b内的回收室75(图5)的润滑油OL，因此通过用围堰部83bb覆盖作为这些力的合力Re方向的径向外侧并且是公转方向后侧，能够有效确保润滑油OL。

不过，围堰部83bb的更具体的形状根据行星齿轮装置1适用的设备的规格或运行条件等，即，例如，根据使用的行星齿轮的数量、行星齿轮的公转速度及公转方向、必要的润滑油的流量等有所不同。在本实施方式的行星齿轮装置1中，由于将形成围堰部83bb的围堰部件83与挡板单元19b分开设置，因此能够容易地应对围堰部83bb的设计变更。

此外，如图7所示，围堰部件83的筒部83a在其周向的一部分上具有向轴向前方突出设置的定位突起89。通过使该位定位突起89在设置于回收室75的内周壁的定位凹部91配合，来固定围堰部件83相对于挡板单元19b的周向位置。即，通过定位突起89及定位凹部91来决定如上所述的由轴向排出口81的围堰部83bb覆盖的位置。进而，在围堰部件83的筒部83a的外周，安装有对围堰部件83与轴向排出口81之间密封的环状密封部件93。

下面，对上述实施方式的行星齿轮装置1的作用进行说明。

通过图5的齿轮润滑油导入通道63A、63B从外部向挡板单元19b导入的润滑油OL，从挡板单元19b的内周部19ba的供油孔65向太阳轮5喷射，其大部分从回收口71回收至挡板单元19b内。

回收至挡板单元19b内的润滑油OL，在流入回收室75后，一部分被围堰部83bb挡住，通过内齿轮供油孔79供给内齿轮9。由此，内齿轮9被有效地润滑。此外，越过回收室75的围堰部83bb那部分润滑油OL，从排出部83ba向行星齿轮装置1的外部排出至轴向后方。由此，防止大量润滑油OL附着在行星齿轮7上，减少润滑油OL的搅拌阻力。

此外，通过将围堰部件83与挡板单元19b分开形成，在行星齿轮装置1的组装工序中，安装前板17的操作变得容易。具体来说，如图8所示，在将前板17安装在回收室75的底壁(鼓轮内侧连接部45)上时，可以是在轴向排出口81上未安装围堰部件83，轴向排出口81向轴向外侧完全开口的状态。因此，用来对在挡板单元19b的回收室75内安装的连接部件，也就是说，该图的例子中的螺母51进行紧固的工具T，能够通过轴向排出口81容易地进行螺母51的紧固操作。

这样，根据本实施方式的行星齿轮装置1，在配置于邻接的行星齿轮7、7之间的挡板单元19b上设置内齿轮供油孔79及围堰部83bb，实现润滑油OL搅拌阻力的减少和内齿轮9的润滑，同时，通过将形成围堰部83bb的围堰部件83与挡板单元19b分开设置，使根据齿轮装置1适用的设备的规格等进行的围堰部83bb的设计变更变得容易。

如上所述，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行各种追加、变更或删除。因此，这样的方式也包含在本发明的范围内。

附图标记说明

1 行星齿轮装置

5 太阳轮

7 行星齿轮

9 内齿轮

11 行星齿轮架

13 行星轴

17 前板

19 鼓轮

19b 挡板单元

21 螺栓(连接部件)

23 背板

45 鼓轮内侧连接部(回收室的底壁)

47 供油孔

51 螺母(连接部件)

71 回收口

75 回收室

79 内齿轮供油孔

81 轴向排出口

83 围堰部件

83bb 围堰部

OL 润滑油

Claims

1.一种行星齿轮装置，具备：具有外齿的太阳轮、多个行星齿轮、内齿轮和挡板单元；

所述多个行星齿轮具有外齿，与所述太阳轮啮合；

所述内齿轮具有内齿，与所述行星齿轮啮合；

所述挡板单元配置在邻接的所述行星齿轮之间，将润滑油回收至形成于内部的回收室；

所述挡板单元具有排出口、内齿轮供油孔和围堰部件；所述排出口将回收于所述回收室的所述润滑油的一部分向轴向排出；所述内齿轮供油孔将回收的所述润滑油的另一部分向径向外侧排出，供给所述内齿轮；所述围堰部件堵住所述排出口的一部分，确保从所述内齿轮供油孔排出的润滑油，并与该挡板单元分开形成，且配合在所述排出口。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮装置，其特征在于，对作为所述多个行星齿轮的旋转轴的行星轴的一个端部进行支承的前板，通过沿轴向紧固的连接部件，连接至位于与所述挡板单元的所述回收室的所述排出口相反一侧的轴向端部的底壁。

3.根据权利要求1或2所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述围堰部件通过可以缩径的环状部件防止沿轴向松脱。

4.根据权利要求2所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述连接部件为螺栓及与该螺栓拧合的螺母，所述螺栓从所述前板侧穿过所述前板及所述挡板单元，所述螺母从所述挡板单元的所述回收室侧与所述螺栓的前端拧合。

5.根据权利要求1或2所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述围堰部件堵住所述排出口上的支承所述多个行星齿轮的行星齿轮架的径向外侧，并且是所述行星齿轮的公转方向的后侧。