CN105637259B - 用于周转减速齿轮的行星架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于周转减速齿轮的行星架(5)，其包括：两个侧部(9，10)，所述两个侧部径向延伸并且由连接件(16)连结；齿轮座(6)，所述齿轮座在所述侧部(9，10)之间轴向延伸并且用于支撑行星齿轮(4)，所述行星齿轮安装成绕所述齿轮座(6)旋转。所述齿轮室(7)的所述侧部(9，10)中的一个(9)不能够移动地固定到转矩输出构件(8)，使得形成整体结构组件。

Description

用于周转减速齿轮的行星架

技术领域

本发明涉及一种周转减速齿轮，所述周转减速齿轮旨在具体装配涡轮螺旋桨发动机或者飞机涡轮发动机。

背景技术

减速齿轮主要由例如涡轮轴的输入轴驱动的内行星齿轮(还称作太阳齿轮)和与内行星齿轮同轴的外行星齿轮(还称作冠状齿轮)以及行星架构成，其中，行星齿轮与所述内和所述外行星齿轮啮合，所述行星齿轮安装在所述行星架上，以便旋转。

通过改变内行星齿轮、行星齿轮以及外行星齿轮的齿的数量以及减速齿轮的体系结构来获得这种减速齿轮的减速比的变化。实际上，存在两种减速齿轮类型：

-行星减速齿轮，其中，行星架固定而外齿轮或者冠状齿轮自由旋转。这种减速齿轮类型的优化操作范围对应于介于1至3之间的减速比；

-周转减速齿轮，其中，冠状齿轮固定而行星齿轮自由旋转。这种类型减速齿轮的优化操作范围对应于高于3的减速比。

本发明更加特别地涉及周转减速齿轮的领域。

在具体情况中，重要的是尽管在操作时行星齿轮会发生变形，但是行星架能够保持行星的正确定位。

实际上，当传递转矩至关重要时，这能够导致行星架扭转，并且结果行星齿轮轴线未对准。此外，行星齿轮能够承受高离心力，这可以再次产生行星齿轮未对准。

这种未对准可以更加特别地造成这种齿轮和减速齿轮的过早磨损。

为了部分解决这种问题，文献US 5,391,125提出了一种周转减速齿轮，其中，行星架包括环形齿轮室，所述环形齿轮室包括由连接件连结的两个径向延伸的侧部，其中，齿轮座在侧部之间轴向延伸并且用于支撑安装成绕齿轮座旋转的行星齿轮。行星架还包括转矩输出构件，所述转矩输出构件的一个端部装配有轴向臂，所述轴向臂经由销紧固到齿轮室的各种连接件。

本申请人名下的专利申请FR 2 853 382公开了一种减速齿轮，所述减速齿轮具有类似的体系结构，其中，转矩输出构件的臂通过指状球形接头连结到连接件，以便本地允许齿轮室相对于指状件绕球形接头自由旋转并且还减小了行星架在操作中的变形程度。

这种类型的减速齿轮具有以下劣势。

首先，针对设计成传递非常高的转矩的减速齿轮而言使得行星架成适当的尺寸较为复杂，原因在于存在高应力集中区域。

另外，行星架由两个元件(行星室和转矩输出构件)构成的事实导致产生大质量，这使得产生具体安装问题以及由于系统超弹性而导致产生的问题，通过连结构件，诸如销将所述两个元件组装在一起。

最后，在齿轮室和转矩输出构件之间设置其它连结元件影响系统的可靠性。

这种劣势还存在于文献US 2003/0114267中提及的行星架，所述行星架由多个零件构成，通过按压组装的垫将所述多个零件组装在一起

还已知利用所谓的旋转轴承，诸如，例如球形滚柱轴承为行星架装配减速齿轮，以便在一定程度上弥补行星架所发生的任何变形。

然而这种轴承不能负载重载荷。

实际上，这种轴承的载重能力低于通常采用的技术(相对于滚柱容积的被支撑载荷)。因此，使用这些轴承需要大幅增加整个周转减速齿轮的体积，这就齿轮和质量而言不利。

文献US 2013/0017924、EP 0271416和DE 102 39 084各个均公开了一种行星架，所述行星架具有：环形齿轮室，所述环形齿轮室具有径向延伸并且由连接件连结的第一侧部和第二侧部；和齿轮座，所述齿轮座用于支撑在侧部之间轴向延伸的行星齿轮。在这些文献中，因为转矩输出形成在第一侧部的内周上，所以第一负载路径从齿轮座的第一端部通过第一侧部直到第一侧部的内周。第二负载路径通过第二侧部的一部分(从齿轮座的第二端部直到位于第二侧部和连接件之间的连结区域为止)、连接件并且然后通过第一侧部(从位于连接件和第一侧部之间的连结区域直到第一侧部的径向内周)。因此能够注意的是第一负载路径具有刚度，所述刚度取决于第一侧部的刚度，而第二负载路径的刚度具有取决于第一侧部、第二侧部和连接件的刚度。因为两个负载路径的刚度本质上不同，所以齿轮座未对准，这影响对行星齿轮的位置的控制并且因此会磨损相关齿轮。

发明内容

本发明更加特别地用于针对这些问题提供一种简单、有效以及具有成本效益的解决方案。

为此，提供了一种用于周转减速齿轮的行星架，所述行星架具有：环形齿轮室，所述环形齿轮室包括由连接件连结的两个径向延伸的侧部；齿轮座，所述齿轮座在侧部之间轴向延伸并且用于支撑安装成绕齿轮座旋转的行星齿轮，其特征在于齿轮室的侧部中的一个不可移动地连结到转矩输出构件，以便形成整体结构构件。

齿轮室和转矩输出构件之间的不可移动连接防止出现任何安装问题。

根据本发明的一个实施例，转矩输出构件和齿轮室的匹配侧部构成为整体。

根据本发明的另一个实施例，转矩输出构件和侧部由至少两个不同的零件构成，由焊接或者钎焊将所述两个不同的零件组装在一起。

当然，可以使用其它组装方法。

在任何一种情况中，避免设置其它元件并且因此避免存在与其它元件有关的安装、重量和空间限制。

优选地，连接件从侧部的径向外周轴向延伸。

在该情形中，转矩输出构件沿着仅位于所述侧部的径向外周上的环形区域连结到匹配侧部。

第一负载路径因此从行星齿轮的齿轮座的匹配端通过第一侧部(即，直接连结到转矩输出构件的侧部)直到位于第一侧部和转矩输出构件之间的连结区域，然后通过输出构件。第二负载路径通过齿轮室的第二侧部(从行星齿轮的齿轮座的匹配端部直到位于第二侧部和连接件之间的连结区域)、连接件然后通过转矩输出构件。因此能够调节两条负载路径中的每一条的刚度，以控制因传递高转矩导致的变形和齿轮座未对准。这允许更好地控制行星齿轮位置并且因此控制减速齿轮的齿轮磨损。还在这个情况中，负载路径是单独分离的。

环形的(优选地是连续的)连结区域避免产生应力集中并且旨在均匀分布变形(若有的话皆因操作中的高转矩传递导致)。这还有助于增加齿轮室和转矩输出构件之间的连结的刚性。

转矩输出构件可以包括轴向延伸管状部分，所述轴向延伸管状部分的一个端部通过环形连结部分延伸，所述环形连结部分径向延伸并且连结到齿轮室的匹配侧部。

所述环形连结部分优选地位于齿轮座的径向外侧，更加特别地与连接件相对。

在这种情况中，连结部分可以包括轴向延伸的环形边沿，所述边沿的自由端部连结到匹配侧部。

优选地，连结件和侧部是整体件。

另外，两个侧部可以具有基本相同的径向刚度。

在离心力的作用下，两个侧部因此以相同的方式变形，这允许在行星齿轮的齿轮座处保持适当对准，并且因此校正行星齿轮的定位。

本发明还涉及一种周转减速齿轮，特别地用于飞机涡轮发动机，其包括上述类型的行星架。

附图说明

在参照附图的同时通过阅读以非限制性示例方式给出的以下描述将更好地理解本发明，并且本发明的其它细节、特征和优势将变得显而易见，其中：

图1是周转减速齿轮的示意性正视图；

图2是周转减速齿轮的运动简图；

图3是根据本发明的行星架的示意图；

图4是图3的转矩输出构件和行星架的透视图；

图5是图3的行星架的齿轮室的透视图；

图6是图3的行星架的轴向截面图。

具体实施方式

图1和图2图解了周转减速齿轮1的整体结构。这种减速齿轮通常由通过输入轴(例如，涡轮轴)驱动的内行星齿轮2(还称作太阳齿轮)和与内齿轮同轴的外行星齿轮3(还称作冠状齿轮)以及齿轮架5构成，其中，行星齿轮4与内行星齿轮2和外行星齿轮3啮合，所述齿轮架5包括齿轮座6，行星齿轮4安装在所述齿轮架上旋转。

如图2所示，在周转减速齿轮1中，冠状齿轮3固定而行星架5自由旋转。这种类型的减速齿轮的优化操作范围对应于高于3的减速比。行星架5例如旋转联接到叶轮(在涡轮螺旋发动机的情况中)或者风扇轮(在涡轮发动机的情况中)。

在该特定情况中，对于行星架5重要的是使得能够保持行星齿轮的正确定位而不受操作时行星架变形的影响。

实际上，当通过齿轮1传递的转矩至关重要时，这可能导致行星架扭转，结果行星轴线未对准。此外，行星齿轮还能够产生行星架5的变形，这可能再次产生行星齿轮4的未对准。

这种未对准可能会特别地导致齿轮和减速齿轮1的过早磨损。

本发明提供了一种用于周转减速齿轮的行星架5，以解决这种问题。

如图3至图6所示，本发明的行星架5包括环形齿轮室7和转矩输出构件8。

环形齿轮室7具有两个径向延伸的侧部9、10，所述两个径向延伸的侧部9、10分别为前侧部9和后侧部10。每个侧部9、10均具有环形外周边缘和内周边缘。前侧部9设置有孔，所述孔的每个均用于安装中空轴的一个端部12，从而形成齿轮座6，行星齿轮4安装成绕所述齿轮座6旋转。后侧部10具有开口13，所述开口13各个均能够使得从后至前插入匹配轴。盖14封闭每个开口13，其中，匹配轴6的第二端部15安装在所述盖14的一个开口中。

每根轴6因此均被固定保持在齿轮室7的两个侧部9、10之间。在图3至图6示出的实施例中，行星架5包括五根中空轴6，所述五根中空轴6固定到侧部9、10和覆盖件14。

侧部9、10的径向外周由轴向延伸的连接件16连结，所述轴向延伸的连接件16沿着圆周插入在中空轴6之间并且规则分布在圆周上。

侧部9、10和连接件16由一块工件制成，即，形成为一体。

前侧部9的径向外周具有环形边沿17(图5)，所述环形边沿17在前侧部9的整个圆周上延伸并且轴向延伸离开后侧部。

转矩输出构件8固定到齿轮室7。更加具体地，转矩输出构件8具有大体筒状或者截头圆锥中空部分18，所述筒状或者截头圆锥中空部分18轴向延伸，并且其一个端部通过向外径向延伸的环形连结部分19而延伸。

连结部分19的径向外部分具有环形边沿20(图4)，所述环形边沿20在连结部分19的整个圆周上连续延伸并且向前侧部9轴向延伸。

根据本发明的一个实施例，连结部分19的边沿20的自由端部通过焊接或者钎焊固定到前侧部9的边沿17的自由端部。能够使用其它组装方法。

根据另一个实施例(图6)，齿轮室7和转矩输出构件8形成为一体。

如上所述，在操作中，第一负载路径通过前侧部9(从行星齿轮4的齿轮座6的匹配端部12直到边沿17)，然后通过输出构件8。第二负载路径通过后侧部10(从行星齿轮4的齿轮座6的匹配端部15直到位于后侧部10和连接件16之间的连结区域)、连接件16并且最后通过转矩输出构件8。

优选地，两个侧部9、10具有大体相同的径向刚度(stiffness)。因此，在操作中，两个侧部9、10在离心力的作用下承受相同的变形。

连接件16还用于赋予它们显著的扭转刚度(torsional stiffness)。因此，由第一和第二负载路径影响的部件承受的变形基本相同。

实践中，第二负载路径的扭转刚度略微小于第一负载路径(连接件16的刚度有限)，其中，这种刚度之间的差易于通过适当地校正行星齿轮4和/或内和外行星齿轮2、3的齿来弥补

这确保前和后侧部9、10在操作中整体以相同的方式变形，原因在于离心力的作用以及待传递的高转矩。这保持轴6的端部12、15适当对准，即，行星齿轮4相对于周转减速齿轮1的内行星齿轮2和外行星齿轮3适当对准。随后大幅减小减速齿轮1中的齿轮磨损。

输出构件8和前侧部9之间的连结区域是环形，优选地是连续的，这一事实使得能够防止应力集中并且用于均匀分布因操作中传递高转矩而出现的任何变形。这种连接还具有高刚性。

实际上，行星架5形成整个结构组件，这消除了与通过其它连接构件组装若干零件相关的问题，即，连接构件的可靠性和尺寸、由组件公差产生的失衡、因零件的静不定性产生的安装问题或者由大量零件导致的产生的额外质量。

Claims (11)

1.一种用于周转减速齿轮的行星架(5)，其包括：环形齿轮室(7)，所述环形齿轮室包括两个侧部，所述两个侧部径向延伸并且由连接件(16)连结；齿轮座(6)，所述齿轮座在所述两个侧部之间轴向延伸并且用于支撑行星齿轮(4)，所述行星齿轮安装成绕所述齿轮座(6)旋转，其特征在于，所述齿轮室(7)的所述两个侧部中的一个不可移动地固定到转矩输出构件(8)，使得形成整体结构组件，并且其特征在于，所述转矩输出构件(8)包括轴向延伸的管状部分(18)，所述轴向延伸的管状部分的一个端部通过环形连结部分(19)延伸，所述环形连结部分径向延伸并且连结到所述齿轮室(7)的匹配侧部；所述连接件(16)从所述两个侧部的径向外周轴向延伸，所述连接件16沿着圆周插入在中空轴之间并且规则分布在圆周上。

2.根据权利要求1所述的行星架(5)，其特征在于，所述环形连结部分(19)位于所述齿轮座的径向外部。

3.根据权利要求2所述的行星架(5)，其特征在于，所述环形连结部分(19)位于所述齿轮座的径向外部，与所述连接件(16)相对。

4.根据权利要求1所述的行星架(5)，其特征在于，所述转矩输出构件(8)的所述环形连结部分(19)和所述匹配侧部通过焊接或者钎焊组装在一起。

5.根据权利要求1所述的行星架(5)，其特征在于，所述转矩输出构件(8)沿着仅位于所述匹配侧部的径向外周上的环形区域(17，20)连结到匹配侧部。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的行星架(5)，其特征在于，所述环形连结部分(19)具有轴向延伸环形边沿(20)，所述边沿的自由端部连结到匹配侧部。

7.根据权利要求1至5中的一项所述的行星架(5)，其特征在于，所述连接件(16)和所述两个侧部制成为一体。

8.根据权利要求1至5中的一项所述的行星架(5)，其特征在于，所述两个侧部具有大体相同的径向刚度。

9.根据权利要求1至5中的一项所述的行星架(5)，其特征在于，所述齿轮室(7)的所述两个侧部的扭转刚度基本相同。

10.一种用于周转减速齿轮(1)的行星架，其包括根据权利要求1至9中的一项所述的行星架(5)。

11.根据权利要求10的用于周转减速齿轮(1)的行星架，其用于飞机涡轮发动机。