CN105042053A - 周转传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种周转传动装置(1)，其具有围绕传动轴线(3)旋转的太阳齿轮(2)、与太阳齿轮(2)啮合的多个行星轮(12)、以及承载件(17)，该承载件支撑行星轮(12)并绕传动轴线(3)旋转；传动装置(1)还具有润滑系统(31)，润滑系统具有：在固定的位置中的至少一个喷嘴(35)、相对承载件(17)是固定的且被构造成用于接收离开喷嘴(35)的油的射流的收集槽道(40)、以及至少一个泵(30)，该泵具有固定至承载件(17)的壳体(44)；泵(30)响应承载件(17)的旋转而由传动器件(51)致动，以将油从收集槽道(40)泵送到承载件(17)上的需要润滑的区域。该周转传动装置的润滑系统无需确保静态结构与承载件之间密封的密封元件。

Description

周转传动装置
技术领域
本发明涉及一种设置有润滑系统的周转(epicyclic，行星的)传动器件。
背景技术
如所已知的，周转传动装置包括太阳齿轮、环形齿轮以及多个带齿的行星轮，行星轮被插入在太阳齿轮与环形齿轮之间并由承载件(carrier，托架)支撑。这种类型的传动器件能够传递以不同速度旋转的同心轴之间的运动，并且在提供这种功能方面是非常有效的，同时保持较小的重量和体积。周转传动装置也广泛应用于航空引擎，例如用来将运动传递给涡轮风扇发动机中的风扇。
在大多数应用中，承载件是静态类型的，且借助于柔性元件而被耦接于发动机的固定结构。在这些条件下，由承载件支撑的部件(行星轮的齿轮、可能有的轴承等)经由管道在不特别困难的情况下被润滑，所述管道相对于发动机结构且相对于承载件被固定。
但是，某些应用采用旋转承载件，例如，当承载件被连接于旋转(驱动或从动)轴时或者当需要在太阳齿轮与环形齿轮之间保持相同的旋转方向时需要采用旋转承载件。在这些情况下，当以有效且可靠的方式将润滑油从静态部分(通常是油箱)输送到旋转部分(即，承载件和由承载件支撑的部件)时，发生问题。
目前在使用的解决方案包括：一个或多个泵，所述泵在压力下将油输送到围绕套筒的环形凹部中，所述套筒相对于承载件被固定。油径向地进入套管的通道中，并从该通道被输送到需要润滑的部件。环形凹部中的油压通过密封件来保证，所述密封件被设计成保持静态部分与套筒之间的特别小的径向侧隙(backlash，齿隙，间隙)。这种侧隙的量在设计步骤中被精确地确定，以便使输送润滑油的体积效率最大化。
由于当加工和安装限定前述径向侧隙的部件时需要高精度，所以上面描述的已知类型的油输送系统不太令人满意。而且，在组装操作期间，当套筒被轴向地插入时存在会损坏密封件的不可忽视的风险，从而正确的密封受到损害。
此外，上面描述的已知类型的油输送系统不能补偿静止部分与旋转部分之间的磨损以及相对位置的不可避免的变化(例如，由于启动状态与运行状态之间的温度差异引起)。此外，在车辆的当前周转传动装置中，润滑所需要的压力和流速值以及承载件的圆周速度值是相对较高的，并且从而可能损害期望的密封，尤其是当部件被磨损时。
发明内容
本发明的目的是提供一种设置有润滑系统的周转传动装置，其允许以简单且成本有效的方式解决上述的问题。
根据本发明，提供了一种设置有润滑系统的周转传动装置，该周转传动装置包括：
-太阳齿轮，围绕传动轴线旋转；
-多个行星轮，与所述太阳齿轮啮合；
-承载件，其支撑所述行星轮，并且围绕所述传动轴线旋转；
-润滑系统，适于将润滑油从静态结构输送到所述承载件上的需要润滑的区域；
其中，所述润滑系统包括：
-至少一个喷嘴，布置在固定的位置中，并且适于接收被加压的油；
-收集槽道，相对于所述承载件被固定，并且被构造成用于接收离开所述喷嘴的油的射流；
-至少一个泵，所述泵包括：
a)壳体，固定至所述承载件；
b)入口，与所述收集槽道连通；
c)出口，与需要润滑的所述区域连通；
d)泵送器件，用于将油从所述入口泵送到所述出口；
-传动器件，用于响应于所述承载件围绕所述传动轴线的旋转而致动所述泵送器件。
附图说明
现在将参照附图描述本发明，附图示出了本发明的非限制性实施例，在附图中：
-图1是根据依据本发明的设置有润滑系统的周转传动装置的优选实施例的子午截面的截面图；
图2示出了图1中的周转传动装置的润滑系统的立体图，其中为了清楚起见而移除了一些部件；以及
-图3是根据图1中的截面III-III的横截面图。
具体实施方式
参照图1，标号1表示周转传动装置，特别是用于航空应用的周转传动装置，该周转传动装置包括太阳齿轮2，该太阳齿轮围绕轴线3旋转、并且以成角度地固定的方式被连接于传动轴5。
传动器件1还包括多个行星轮12，行星轮与太阳齿轮2啮合、并且围绕各自的轴线14(图1中仅示出其中之一)旋转。轴线14相对于轴线3平行且偏心，特别地，轴线14围绕轴线3彼此等角度地间隔开。在每一个轴线14处，传动器件1优选地具有一对同轴的行星轮12。
行星轮12向外与环形齿轮15径向地啮合，所述环形齿轮以被成角度地固定的方式连接于传动轴16，该传动轴沿轴线3与轴5同轴，并且该传动轴相对于轴5设置在相反的轴向侧上。行星轮12通过承载件17以未详细描述的方式被支撑，所述承载件围绕轴线3旋转、并且优选地以被成角度地固定的方式连接于传动构件18。传动构件18与轴5、16同轴，并且在示出的该具体实例中，该传动构件由钟形(bell-shaped)本体限定，所述钟形本体是轴向中空的并且通过滚动轴承20耦接至轴16的一部分。
承载件17由包括环形部分21的结构限定，所述环形部分与太阳齿轮2同轴并具有基本上板状的形状，并且所述环形部分轴向地面向行星轮12和环形齿轮15并且与轴5和太阳齿轮2间隔开。具体地，环形部分21具有外凸缘22，该外凸缘围绕环形齿轮15布置并且固定于钟形主体18的相应凸缘。
承载件17还包括多个销23(图1中仅示出其中之一)。销23沿轴线14从环形部分21延伸，销优选地与环形部分制成一体件，并且销通过滚动轴承25支撑行星轮12。
承载件17还包括多个空心部分26(图1中仅示出其中之一)。部分26延伸为在平行于轴线14的方向上、并且在围绕轴线3与行星轮12的角度位置交替的角度位置中从环形部分21突出。部分26也优选地与环形部分21制成一体件。
相对于环形部分21在相反的轴向侧上，承载件17进而包括环形板28，该环形板固定于销23和部分26的轴向端。
这些部分26在板21处具有各自的开口29，所述开口由属于润滑系统31的相应的泵30(图2)接合，所述润滑系统将润滑油从固定结构32(部分地示出)输送到承载件17上的需要润滑的区域(轴承、齿轮之间的联轴器(coupling)等)。
固定结构32围绕轴5布置，轴向地面向板21，并且包括环形齿轮33以及至少一个喷嘴35，该环形齿轮与承载件17同轴，所述喷嘴通过管道36与泵(未示出)连通，该泵将润滑油从罐(tank)(未示出)抽出。在示出的该具体实例中，包括两个沿直径相对的喷嘴35。喷嘴35限定各自的出口，这些出口沿方向37(图2)喷射润滑油，该方向特别地基本上切向于轴线3。
润滑系统31包括旋转收集器39，该旋转收集器布置于部分21的内环形边缘处并被固定于承载件17，并且该旋转收集器限定收集槽道40，所述收集槽道被构造为用于接收由喷嘴35喷射的油。特别地，槽道40是环形槽道，该环形槽道具有径向地面向轴线3的连续环形开口。
在示出的具体实例中，旋转收集器39是增加于承载件17上的并且具有基本上U形横截面的槽道。可替代地，槽道40可至少部分地由承载件17的部分限定。
由于旋转，旋转收集器39还拖动所接收的润滑油旋转，从而使得润滑油达到与收集器39本身的圆周速度基本上相同的圆周速度。因此，油经受离心式惯性作用，该离心式惯性作用保持油径向地抵靠槽道40的底表面41。
喷嘴35优选地根据供应压力设计，以便在给定的操作条件下使油从喷嘴35流出的速度等于表面41的圆周速度。特别地，考虑到流速是恒定的，喷嘴35的截面在设计步骤限定，以便使油的射流达到期望的速度。例如，油供应管从柱形变换到锥形以减小通道截面(具有相对较小的锥角，以保持负载损失较低)、然后在出口处再次变成柱形。
润滑系统31包括至少一个通道42，该通道被形成为通过底表面41和承载件17，并保持槽道40与泵30的入口43永久连通。由于离心力场，被收集在槽道40中的油形成头部，该头部确保油向泵30的供应。
泵30包括各自的壳体44，所述壳体被固定于承载件17，所述壳体限定入口43并且具有各自的出口45，所述出口通过分配回路46(未详细描述)与需要润滑的区域连通。
如图3中所示，泵30还包括各自的致动轴47，所述致动轴沿各自的轴线48(图2)延伸，轴线48相对于轴线3平行且偏心。入口43优选地相对于轴线3基本上是径向的，而出口45基本上平行于轴线48。
泵30的致动轴连接于各自的啮合类型的泵送器件50，例如，设置在壳体44内部的泵送器件。
如图2中所示，致动轴47从壳体44轴向地突出，以便由传动装置51致动，传动装置51使致动轴响应于承载件17围绕轴线3的旋转而旋转。特别地，传动装置51包括环形齿轮33、以及用于每个泵30的相应的带齿的轮52，所述带齿的轮以固定且同轴的位置被装配到致动轴47的轴向端部上、并且与环形齿轮33啮合。
因此，在承载件17围绕轴线3旋转的期间，带齿的轮52沿环形齿轮33滚动，因而围绕其自身的轴线48旋转。带齿的轮52的齿(toothing，齿接)与环形齿轮33的齿之间的侧隙的正确限定允许承载件17与静态结构32之间的相对位置的正常变化以及径向侧隙能被补偿。
由传动装置1的润滑系统31所带来的优点从上述的公开内容变得明显。
首先，系统31不包括必须确保静态结构32与承载件17之间的密封的任何密封元件，因为润滑油通过喷溅或喷射输送到旋转收集器39，也就是说，没有接触的部件。
用于“远程”输送润滑油的该构造允许在运行状态下静态结构32与承载件17之间消除油泄漏的风险，并且允许承载件17相对于静态结构32的侧隙和位置变化在可被忽略的给定的限制内。实际上，这些侧隙和相对位置的变化仅影响带齿的轮52与环形齿轮33之间的啮合，其中已知技术允许能够以适当的和容易的方式设计该耦接。
为了使在启动步骤期间的油泄漏最小化，油可以这样的流速被泵送到喷嘴35，即，所述流速与传动装置1的旋转速度成正比：如果在任何情况下存在过量部分的油，该过量部分的油被传输到传动装置1的外部，并且因此不损害传动装置的操作。
与已知的解决方案(其包括在静态结构32与承载件17之间处于滑动接触的密封元件)相比较，仍由于用于“远程”输送润滑油的该构造，当组装传动装置1时，降低损坏部件的风险。
于是明显的是，润滑油由于承载件17的旋转而通过装置50从入口43被泵送到出口45，而无需借助于附加的发动机。然后，在压力下离开泵30的油通过分配回路46到达所有待被润滑的区域，如上所述。
然后，要求保护的技术方案是相对紧凑的，也不会损害承载件17的旋转平衡，并且成功地使得润滑油在压力下并且以航空领域中所需要的流动速度而流动。
通过上述讨论明显的是，在不背离由所附权利要求限定的保护范围的情况下能够对传动器件1进行修改或变型。
特别地，作为对利用承载件17与固定结构32之间的相对运动的替代，油可利用承载件17与行星轮12之间的、承载件17与环形齿轮15之间的、承载件17与太阳齿轮2之间的相对运动而通过泵30加压。例如，环形齿轮33可被固定于轴5，而不是被固定于固定结构32。对其中一种解决方案的选择取决于将部件集成于已经设计好的传动装置中的所能获得的空间和/或机会。
装置51可以不同于用于使带齿的轮52围绕其轴线48旋转的带齿传动装置，例如，它可具有一个或多个带齿的皮带、或者可以是凸轮和凸轮从动件(tappet，挺杆)类型的。
此外，润滑系统31可以应用于不同的周转传动装置，例如，应用于所谓的“行星(planetary)”类型的传动器件、和/或应用于使用不同的行星轮12支撑系统的传动装置。

Claims (9)

1.一种周转传动装置(1)，所述周转传动装置包括：
-太阳齿轮(2)，所述太阳齿轮围绕传动轴线(3)旋转；
-多个行星轮(12)，所述行星轮与所述太阳齿轮(2)啮合；
-承载件(17)，所述承载件支撑所述行星轮(12)，并且围绕所述传动轴线(3)旋转；
-润滑系统(31)，所述润滑系统适于将润滑油从静态结构(32)输送到所述承载件(17)上的需要润滑的区域；
其特征在于，所述润滑系统(31)包括：
-至少一个喷嘴(35)，所述喷嘴布置在固定的位置中并且适于接收被加压的润滑油；
-收集槽道(40)，所述收集槽道相对于所述承载件(17)是固定的并且被构造成用于接收离开所述喷嘴(35)的润滑油的射流；
-至少一个泵(30)，所述泵包括：
a)壳体(44)，所述壳体固定至所述承载件(17)；
b)入口(43)，所述入口与所述收集槽道(40)连通；
c)出口(45)，所述出口与需要润滑的所述区域连通；
d)泵送器件(50)，所述泵送器件用于将润滑油从所述入口(43)泵送到所述出口(45)；
-传动器件(51)，所述传动器件用于响应于所述承载件(17)围绕所述传动轴线(3)的旋转而致动所述泵送器件(50)。
2.根据权利要求1所述的周转传动装置，其特征在于，所述传动器件(51)包括传动轮(52)，所述传动轮以固定的且同轴的位置装配至所述泵(30)的致动轴(47)。
3.根据权利要求2所述的周转传动装置，其特征在于，所述传动器件(51)包括环形齿轮(33)，所述环形齿轮与所述承载件(17)同轴并被耦接至所述传动轮(52)。
4.根据权利要求3所述的周转传动装置，其特征在于，所述环形齿轮(33)是固定的。
5.根据权利要求3所述的周转传动装置，其特征在于，所述传动轮(52)具有直接与所述环形齿轮(33)啮合的齿。
6.根据前述权利要求中任一项所述的周转传动装置，其特征在于，所述泵(30)具有致动轴(47)，所述致动轴具有相对于所述传动轴线(3)平行且偏心的旋转轴线(48)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的周转传动装置，其特征在于，所述润滑系统(31)包括围绕所述传动轴线(3)布置的多个所述泵(30)。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的周转传动装置，其特征在于，所述收集槽道(40)为连续的环形槽道，所述连续的环形槽道具有相对于所述传动轴线(3)径向地面向内的环形开口。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的周转传动装置，其特征在于，所述承载件(17)包括环形板部(21)，所述环形板部轴向地面对所述行星轮(12)；所述收集槽道(40)沿所述环形板部(21)的环形边缘布置。
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