CN106460551B - 用于燃气涡轮发动机的附件齿轮箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种附件齿轮箱，该附件齿轮箱能够驱动例如为飞行器发动机的燃气涡轮发动机的附件设备。所述附件齿轮箱包括壳体以及多个齿轮，该多个齿轮在壳体内具有彼此平行的轴线。壳体包括下述构件，该构件用于将附件设备附接到壳体的壁并穿过壳体的壁中的开口通过齿轮来驱动附件设备。齿轮在壳体中由滚动元件轴承被支撑。每个滚动元件包括相对于壳体固定的第一座圈以及固定到齿轮的可动座圈，其中，所述齿轮中的至少一个(110)由单个的滚动元件(120)支撑。

Description

用于燃气涡轮发动机的附件齿轮箱
技术领域
本发明的领域涡轮发动机领域，具体地为用于飞行器推进的燃气涡轮发动机领域。本发明涉及用于驱动与这种涡轮发动机相关联的附件设备的壳体，该附件设备一般被称为术语“附件齿轮箱”以及其首字母缩略词AGB。
背景技术
由发动机产生的一些能量被用于驱动其设备的各种部件。所需的动力一般通过输出轴在燃气涡轮发动机的高压本体的轴上被机械地输出，该输出轴被连接到附件齿轮箱中的输入小齿轮的杆。齿轮箱被安装在发动机的外壳上，并包含设备或附件的一定数量的部件，该设备或附件例如支撑发电机、交流发电机、液压燃料和油泵、起动机等。
齿轮箱包括细长的壳体，齿轮被安装在壳体内以形成对设备进行驱动的齿轮系。这些齿轮包括杆，杆可被连接到设备的部件的驱动轴。齿轮中的一个还被连接到齿轮箱的输入轴。由齿轮箱驱动的各种装置被直接安装在壳体上，并且相关联的驱动器通过适当的开口穿过壳体的壁。在壳体内形成齿轮系的齿轮一般具有彼此平行的轴线。根据本申请人已知的现有技术，小齿轮的杆首先由壳体的壁来支撑，壳体的壁与包括设备被驱动所穿过的开口的壁相对立，并且其次，小齿轮的杆通过包括开口的壁或通过被附接至壁的盖来支撑。作为一般规律，齿轮的小齿轮的杆首先通过滚动轴承或滚珠轴承(滚动轴承或滚珠轴承被固定到壳体的无孔底壁)的外座圈来携载，并且其次通过滚珠轴承或滚子轴承(滚珠轴承或滚子轴承被固定到与所述附件相关联的盖)的外座圈来携载。齿轮就其本身而言位于两个轴承之间。
申请人已经提出了关于这种类型的附件齿轮箱的改善，这种类型的附件齿轮箱例如为在专利申请WO2012/175884或者EP 1.898.072中所描述的附件齿轮箱。
这种布置在齿轮的轴线方向上需要的一定量的空间。在其产品的持续改进的情况下，申请人希望减小所述方向上的空间需求。应当注意的是，滚子轴承具有错位的能力，该错位的能力需要轴线之间的最小空间，并且轴线之间的这种空间限制了减小齿轮箱的厚度的可能性。除非增加滚子的错位能力从而使它们的负载能力减小，否则必须寻求用于组装的不同解决方案。这是本申请人自身所设定的目标。
发明内容
根据本发明，该目标由附件齿轮箱实现，该附件齿轮箱能够驱动燃气涡轮发动机的附件设备，该附件齿轮箱包括壳体以及多个齿轮，该多个齿轮在壳体中大体具有彼此平行的轴线，壳体包括用于将附件设备固定到壳体的壁并穿过壳体的壁中的开口通过齿轮来驱动附件设备的构件，齿轮在壳体中由滚子轴承支撑，每个轴承包括相对于壳体固定的第一座圈以及固定到齿轮的可动座圈，其特征在于，所述齿轮中的至少一个由单个滚子轴承支撑，滚子轴承的固定座圈径向向内并被安装在固定到壳体的壁的轴上。优选地，所述轴承能够吸收垂直于齿轮的旋转轴线的力矩以及轴向负载和径向载荷。
由于具有这种性质的滚子轴承的使用，确保了齿轮箱的正确运转，同时由于齿轮被更紧凑地安装并且不再要求轴线之间的最小距离而能够减小齿轮箱的厚度。
根据优选的实施例，滚子轴承具有两排倾斜接触滚珠或两排倾斜接触滚子。这种轴承本身是已知的，并给予附件的轴对弯曲力矩以及的轴向力的良好抗性，并且优化了空间需求。此外，这种类型的轴承的使用能够减小轴向间隙从而改善轴承的运转情况。
安装有固定座圈的对轴进行支撑的壁可位于与具有开口的壁相对一侧上。轴承的内座圈可以是固定或旋转的，于是外座圈分别可以是旋转或固定的。对于至少一个实施例来说，齿轮包括连接板(web)，连接板在其外周处设置有齿轮齿，连接板大体上被设置在轴承的中位面(midplane)中。
根据另一特征，轮被固定到连接轴，连接轴能够驱动一项被安装在壳体上的设备，连接轴设置有诸如为内花键或外花键的旋转系统。
优选地，本发明的解决方案涉及大部分齿轮，这些齿轮于是各自由单个轴承支撑。
附图说明
通过本发明的非限制实施例的以下说明并参照附图，本发明的其它特征和优点将显现，在附图中：
图1以轴向截面示出现有技术的附件齿轮箱的一部分的视图；
图2以轴向截面示出根据本发明的附件齿轮箱的一部分的后部四分之三侧视图；
图3示出在前部四分之三侧视图中看到的图2的齿轮箱；
图4示出从侧部看到的图2的齿轮箱。
具体实施方式
图1以横截面示出了根据现有技术的涡轮发动机的附件齿轮箱的端部。其由壳体组成，壳体一般被铸造并随后被机械加工，齿轮被安装在壳体中以用于接纳小齿轮，小齿轮用于驱动附接到附件齿轮箱的附件中的一个。图中示出了两个小齿轮：第一小齿轮10被附接到AGB中的输入轴11，并且第二小齿轮20包括用于驱动附件的内花键12。
一旦齿轮在壳体1中就位，驱动附件的轴所穿过的开口就被盖封闭，以便确保组件是流体密封的，并且确保齿轮的轴的轴承中的一个被支撑。在第一齿轮10的情况下，盖13封闭位于输入轴11侧的开口。对于小齿轮20而言，盖14封闭第一驱动轴12所穿过的开口。可从齿轮看出的是，它们由轴承承载：即，滚珠轴承和滚子轴承，滚珠轴承通过用于封闭相应的驱动轴所穿过的开口的盖而被保持就位，并且滚子轴承被固定到壳体1的相应底壁，底壁也就是与其中形成有用于使相应的轴穿过的开口的壁相对的壁。因此，第一齿轮10的滚珠轴承的外座圈15通过类似螺栓和螺母的构件固定到输入轴盖13，而同一第一齿轮的滚子轴承的外座圈16也通过类似螺栓和螺母的组装构件17直接固定到壳体1的底部。这同样应用于第二齿轮，其中，第二齿轮的滚珠轴承的外座圈25被固定到第一附件驱动器盖14，而第二齿轮的滚子轴承的外座圈26被固定到壳体1的相应底部。
根据该现有技术，齿轮因此被布置在两个轴承之间，轴通过所述轴承而被支撑。这种布置能够将载荷分布在轴承之间，但对两个轴承之间的最小间距有要求，并且这种布置对外壳的轴承的定心直径以及盖的轴承的定心直径之间的任何错位较为敏感。在其他应用中，可使用滚子/滚动轴承类型的组件。
然而发现的是，这种布置使得必须在壳体的壁之间提供最小间距，以便能够容置轮以及轮的两侧上的两个滚子轴承。
图2至图4以三个不同的角度并以轴向半截面示出了按照本发明安装的齿轮。
根据本发明的附件齿轮箱100的壳体101(在齿轮110处仅能够看见壳体的一部分)包括两个壁101a和101b，两个壁101a和101b彼此平行并彼此隔开以用于容置轮110。壁101a设置有开口，通过开口能够触及到轮。管状安装座105被固定到底壁101b，该底壁与另一壁101a中的开口相对并面向该开口。齿轮110被可旋转地安装在该安装座105上。轮包括连接板110a，连接板110a在其外周处具有轮齿。
轮通过具有两排倾斜接触滚珠的滚子轴承安装在管状安装座上。该轴承120包括两排滚珠121，该两排滚珠121在外座圈122和内座圈123之间倾斜地接触。例如，外座圈是一体件而内座圈由两个内座圈半部组成，在使用期间，该两个内座圈半部并排地布置并轴向预装载成彼此抵靠。根据这种实施例，外座圈122包括中心部以及两个侧部，该两个侧部形成两个内滚动轨道。这些轨道被制成滚动凹槽的形式，这些轨道绕轴承的轴线旋转并且大体上背对背地定向。凹槽具有圆弧状的径向横截面，该圆弧形状的径向横截面使得：凹槽的凹形形状径向地朝向轴承的轴线，并且在对应于外座圈122并被固定到轮110的毂111的侧部一侧上，各自轴向地侧向朝向的轴承的外部。
内座圈半部中的每个包括外行进轨道。座圈半部关于横向中位面(midplane)是对称的。当轴承以使用构型组装时，该两个座圈半部轴向预装载成彼此抵靠。外滚动轨道呈滚动凹槽的形式，外滚动轨道也围绕轴承轴线旋转，并且具有圆弧形状的径向横截面，每个外滚动轨道的凹形形状径向地面向轴承的外部，并轴向地面向另一内座圈半部的外滚动轨道。因此，内座圈123的外滚动轨道大体上被面对面地设置。
一排的滚珠121以滚动接触的方式安装在第一内座圈半部的外滚动凹槽以及外座圈122上的相面对内滚动凹槽之间，同时，另一排的滚珠121以滚动接触的方式安装在第二内座圈半部的外滚动凹槽以及外座圈122上的相面对的内滚动凹槽之间。
因此，在使用构型中，当轴承被轴向地预装载在组件上时，滚珠121相对于轴承的中位面被倾斜接触地安装，这与内座圈半部的轴向接触平面相对应。在适用的情况下，滚珠保持架被设置在两个座圈之间以便将滚珠保持在滚动轨道之间。
在这种示例中，具有两排滚珠的轴承的对称中位面也是轮的连接板的平面。这种布置具有的优点在于减小轴承承受弯矩。
轴承通过内座圈123、例如将轴承保持就位的螺母125、被预装载的内座圈而被安装在管状安装座上。
根据这种实施例，齿轮还包括连接延伸件，该连接延伸件在此处由能够开出花键(splined)的管状元件113形成。管状连接元件通过横向板115连接到齿轮，横向板115穿有中心孔以能够使夹紧轴承的螺母125通过。在附图所示的示例中，开口由不再支撑轴承的盖封闭。
以上呈现的布置能够使用由单个轴承支撑的一组小齿轮来显著地减小动力传动壳体的宽度。这些轴承能够吸收轴向力和径向力以及围绕与轮的旋转轴线垂直的轴线的倾斜力矩。
附图中所示的滚子轴承具有两排倾斜接触滚珠。根据未示出的另一实施例，轴承具有两排倾斜接触滚子。

Claims (10)

1.附件齿轮箱，所述附件齿轮箱能够驱动燃气涡轮发动机的附件设备，所述附件齿轮箱包括壳体以及位于所述壳体内的多个齿轮，所述壳体包括用于将所述附件设备固定到所述壳体的壁并穿过所述壳体的壁中的开口通过所述齿轮来驱动所述附件设备的构件，所述齿轮在所述壳体中由滚子轴承支撑，每个滚子轴承包括相对于所述壳体固定的固定座圈以及固定到所述齿轮的可动座圈，其特征在于，所述齿轮(110)中的至少一个由单个滚子轴承(120)支撑，所述滚子轴承(120)的固定座圈(123)径向向内并被安装在固定到所述壳体的壁(101b)的轴(105)上。
2.根据权利要求1所述的附件齿轮箱，其中，所述滚子轴承(120)具有两排倾斜接触滚珠(121)。
3.根据权利要求1所述的附件齿轮箱，其中，所述滚子轴承具有两排的倾斜接触滚子。
4.根据前述权利要求中任一项所述的附件齿轮箱，其中，支撑所述轴(105)的壁位于与具有所述开口的壁相对的一侧上。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的附件齿轮箱，其中，所述齿轮(110)包括连接板，所述连接板在其外周处设置有轮齿，所述连接板被设置在所述滚子轴承的中位面中。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的附件齿轮箱，其中，所述齿轮被固定到连接轴(113)，所述连接轴能够驱动一项安装在所述壳体上的设备。
7.根据前一项权利要求所述的附件齿轮箱，其中，所述连接轴(113)设置有内花键或外花键。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的附件齿轮箱，其中，大部分的所述齿轮由单个滚子轴承支撑。
9.根据权利要求1所述的附件齿轮箱，其中，所述燃气涡轮发动机为飞行器发动机。
10.涡轮发动机，所述涡轮发动机配备有根据前述权利要求中任一项所述的附件齿轮箱。
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