CN108952970B - 行星齿轮系统和空气涡轮起动器 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种用于发动机的空气涡轮起动器。所述空气涡轮起动器包括壳体，所述壳体界定入口、出口，以及在入口与出口之间延伸的流动路径，所述流动路用于使气流通过其传达。将涡轮构件用轴颈支撑在壳体内并设置在流动路径内，以便从气流中可旋转地提取机械动力，并且具有涡轮输出轴。所述空气涡轮起动器进一步包括与涡轮输出轴驱动联接的行星齿轮系统，所述行星齿轮系统包括太阳齿轮、安装到壳体的齿圈，以及可操作地联接太阳齿轮和齿圈的一组行星齿轮，其中将太阳齿轮联接至涡轮输出轴。

Description

行星齿轮系统和空气涡轮起动器

技术领域

本申请涉及行星齿轮系统，尤其涉及用于涡轮发动机的行星齿轮系统。

背景技术

诸如电机或发动机的驱动机构可以在机构输出处，诸如在可旋转输出轴处产生驱动运动。输出轴可以例如通过连接至输出轴的可旋转驱动轴向另一台设备提供旋转动力学运动。接收旋转动力学运动的这台设备可以利用驱动旋转运动作为能量源来工作。在一个示例性配置中，燃气涡轮发动机，也称为燃烧式涡轮发动机，是旋转式发动机，这种发动机从经由发动机流动到许多涡轮叶片上的燃烧气体流中提取能量。燃气涡轮发动机可以将旋转动力学运动的至少一部分提供给旋转设备，诸如附件齿轮箱，其中利用旋转运动为多个不同的附件提供动力。附件可以包括发电机、起动器/发电机、永磁交流发电机(PMA)或永磁发电机(PMG)、燃料泵和液压泵。

行星齿轮系统可用于通过将起动器的齿轮系配合在紧凑轮廓封套内来驱动包括起动器的附件中的一个或多个。行星齿轮系统包括在输入与输出齿轮之间啮合的一个或多个行星齿轮，其中将行星齿轮设计成围绕其自身的轴线旋转和围绕齿轮系中的另一轴线转动。

发明内容

在一个方面，本公开涉及一种用于发动机的空气涡轮起动器，所述空气涡轮起动器包含壳体，所述壳体界定入口、出口，以及在入口与出口之间延伸的流动路径，所述流动路径用于使气流通过其传达。将涡轮构件用轴颈支撑在壳体内并设置在流动路径内，以便从气流中可旋转地提取机械动力，并且具有涡轮输出轴。将行星齿轮系统与涡轮输出轴驱动联接，所述行星齿轮系统包括太阳齿轮、安装到壳体的齿圈，以及可操作地联接太阳齿轮和齿圈的一组行星齿轮，其中将太阳齿轮联接至涡轮输出轴，以及将驱动轴配置成可操作地联接至发动机并与发动机一起旋转，其中行星齿轮系统将转矩从涡轮输出轴传递到驱动轴，并且其中齿圈包含柔性齿圈，所述柔性齿圈配置成在齿圈与所述组行星齿轮之间的界面处分布负载。

在另一方面，本公开涉及一种行星齿轮系统，所述行星齿轮系统包含：太阳齿轮；一组行星齿轮，所述组行星齿轮配置成与太阳齿轮啮合；和柔性齿圈，所述柔性齿圈包括径向内部部分和径向外部部分，所述径向内部部分界定齿轮端面，所述齿轮端面配置成与所述组行星齿轮啮合，并且其中径向内部部分与径向外部部分经由一组狭槽间隔开，其中柔性齿圈包括位于所述组狭槽之间并将径向内部部分与径向外部部分联接的一组桥接部，其中将所述组桥接部中的至少一个桥接部配置成在负载下从所述组行星齿轮中的至少一个偏转。

在又一方面，本公开涉及一种行星齿轮系统，所述行星齿轮系统包含：太阳齿轮，所述太阳齿轮可操作地联接至输入部；一组行星齿轮，所述组行星齿轮配置成与太阳齿轮啮合；柔性齿圈，所述柔性齿圈可操作地联接至输出部并且包括径向内部部分和径向外部部分，所述径向内部部分界定齿轮端面，所述齿轮端面配置成与所述组行星齿轮啮合，并且其中径向内部部分包含从径向外部部分突出的悬臂，并且形成悬臂的径向内部部分的至少一部分配置成弯曲并吸收来自所述组行星齿轮的行星齿轮中的至少一个的运动偏心(eccentricity from movement)。

具体地，本申请的技术方案1涉及一种用于发动机的空气涡轮起动器，其包含：壳体，所述壳体界定入口、出口，以及在所述入口与所述出口之间延伸的流动路径，所述流动路径用于使气流通过其传达；涡轮构件，所述涡轮构件被用轴颈支撑在所述壳体内并设置在所述流动路径内以便从所述气流中可旋转地提取机械动力，并且具有涡轮输出轴；行星齿轮系统，所述行星齿轮系统与所述涡轮输出轴驱动联接，并且包括太阳齿轮、安装到所述壳体的齿圈，以及可操作地联接所述太阳齿轮和所述齿圈的一组行星齿轮，其中将所述太阳齿轮联接至所述涡轮输出轴；和驱动轴，所述驱动轴配置成可操作地联接至所述发动机并与所述发动机一起旋转；其中所述行星齿轮系统将转矩从所述涡轮输出轴传递到所述驱动轴，并且其中所述齿圈包含柔性齿圈，所述柔性齿圈配置成在所述齿圈与所述组行星齿轮之间的界面中分布负载。

本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的空气涡轮起动器，其中所述柔性齿圈包含界定齿轮端面的径向内部部分和安装到所述壳体的径向外部部分，所述齿轮端面配置成与所述组行星齿轮啮合。

本申请技术方案3涉及根据技术方案2所述的空气涡轮起动器，其中所述柔性齿圈进一步包含位于所述径向内部部分与所述径向外部部分之间的一组狭槽。

本申请技术方案4涉及根据技术方案3所述的空气涡轮起动器，其中所述柔性齿圈进一步包含位于所述组狭槽之间并联接所述径向内部部分和所述径向外部部分的一组桥接部，并且其中将所述组桥接部中的至少一个桥接部配置成在负载下偏转。

本申请技术方案5涉及根据技术方案4所述的空气涡轮起动器，其中将所述至少一个桥接部配置成在所述行星齿轮系统的正常负载期间偏转而不闭合所述组狭槽中的狭槽。

本申请技术方案6涉及根据技术方案5所述的空气涡轮起动器，其中将所述至少一个桥接部配置成在所述行星齿轮系统的异常负载期间偏转以闭合所述狭槽的至少一部分。

本申请技术方案7涉及根据技术方案6所述的空气涡轮起动器，进一步包含至少一个缓冲件，所述缓冲件从所述径向内部部分或所述径向外部部分中的一个延伸到所述组狭槽中的狭槽中，并且其中所述缓冲件在所述异常负载期间接合所述径向内部部分或所述径向外部部分中的另一个以闭合所述狭槽的所述至少一部分。

本申请技术方案8涉及根据技术方案4所述的空气涡轮起动器，进一步包含至少一个缓冲件，所述缓冲件从所述径向内部部分或所述径向外部部分中的一个延伸到所述一组狭槽中的狭槽中，并且其中所述缓冲件在异常负载期间接合所述径向内部部分或所述径向外部部分中的另一个。

本申请技术方案9涉及根据技术方案8所述的空气涡轮起动器，其中所述至少一个缓冲件与所述至少一个桥接部相邻。

本申请技术方案10涉及根据技术方案9所述的空气涡轮起动器，其中所述至少一个缓冲件包含与所述至少一个桥接部相邻的至少两个缓冲件。

本申请技术方案11涉及根据技术方案10所述的空气涡轮起动器，其中所述至少一个桥接部的第一侧上的第一缓冲件从所述径向内部部分延伸，并且所述至少一个桥接部的第二侧上的第二缓冲件从所述径向外部部分延伸。

本申请技术方案12涉及根据技术方案2所述的空气涡轮起动器，其中所述径向内部部分包含从所述径向外部部分突出的悬臂，并且将形成所述悬臂的所述径向内部部分的至少一部分配置成在负载下偏转。

本申请技术方案13涉及一种行星齿轮系统，其包含：太阳齿轮；一组行星齿轮，所述组行星齿轮配置成与所述太阳齿轮啮合；和柔性齿圈，所述柔性齿圈包括径向内部部分和径向外部部分，所述径向内部部分界定齿轮端面，所述齿轮端面配置成与所述组行星齿轮啮合，并且其中经由一组狭槽使所述径向内部部分与所述径向外部部分间隔开，其中所述柔性齿圈包括位于所述组狭槽之间并联接所述径向内部部分和所述径向外部部分的一组桥接部；其中将所述组桥接部中的至少一个桥接部配置成在负载下从所述一组行星齿轮中的至少一个偏转。

本申请技术方案14涉及根据技术方案13所述的行星齿轮系统，其中将所述至少一个桥接部配置成在所述行星齿轮系统的正常负载期间偏转而不闭合所述组狭槽中的狭槽。

本申请技术方案15涉及根据技术方案13所述的行星齿轮系统，其中将所述至少一个桥接部配置成在所述行星齿轮系统的异常负载期间偏转以闭合所述狭槽的至少一部分。

本申请技术方案16涉及根据技术方案13所述的行星齿轮系统，进一步包含至少一个缓冲件，所述缓冲件从所述径向内部部分或所述径向外部部分中的一个延伸到所述组狭槽中的狭槽中，并且其中所述缓冲件在所述异常负载期间接合所述径向内部部分或所述径向外部部分中的另一个以闭合所述狭槽的所述至少一部分。

本申请技术方案17涉及根据技术方案13所述的行星齿轮系统，进一步包含至少一个缓冲件，所述缓冲件从所述径向内部部分或所述径向外部部分中的一个延伸到所述组狭槽中的狭槽中，并且其中所述缓冲件在异常负载期间接合所述径向内部部分或所述径向外部部分中的另一个。

本申请技术方案18涉及根据技术方案17所述的行星齿轮系统，其中所述至少一个缓冲件与所述至少一个桥接部相邻。

本申请技术方案19涉及根据技术方案18所述的行星齿轮系统，其中所述至少一个缓冲件包含从所述径向内部部分延伸的所述至少一个桥接部的第一侧上的第一缓冲件和从所述径向外部部分延伸的所述至少一个桥接部的第二侧上的第二缓冲件。

本申请技术方案20涉及一种行星齿轮系统，其包含：太阳齿轮，所述太阳齿轮可操作地联接至输入部；一组行星齿轮，所述组行星齿轮配置成与所述太阳齿轮啮合；柔性齿圈，所述柔性齿圈可操作地联接至输出部并且包括径向内部部分和径向外部部分，所述径向内部部分界定齿轮端面，所述齿轮端面配置成与所述组行星齿轮啮合，并且其中所述径向内部部分和所述径向外部部分可操作地联接，并且其中将所述径向内部部分配置成弯曲并吸收来自所述组行星齿轮的所述行星齿轮中的至少一个的运动偏心。

附图说明

在附图中：

图1是根据本说明书所述的各个方面的具有附件齿轮箱和起动器的涡轮发动机的示意图。

图2是根据本说明书所述的各个方面的起动器的放大示意性横截面图。

图3是本说明书的第一方面中的用于图2的起动器的行星齿轮系统的横截面图。

图4A是来自图3的行星齿轮系统在正常工作情况下的放大横截面图。

图4B是来自图3的行星齿轮系统在超载工作情况下的放大横截面图。

图5是本说明书的第二方面中的用于图2的起动器的行星齿轮系统的透视图。

图6A是来自图5的行星齿轮系统在空载工作情况下的放大横截面图。

图6B是来自图5的行星齿轮系统在负载工作情况下的放大横截面图。

图7是本说明书的第三方面中的用于图2的起动器的行星齿轮系统的透视图。

图8是来自图7的行星齿轮系统在空载工作情况下的放大横截面图，其中以虚线示出负载工作情况。

具体实施方式

本公开涉及一种驱动机构，所述驱动机构以与一台旋转设备联接的旋转轴的形式产生动力学运动，具体来说涉及一种与涡轮发动机中的起动器的旋转轴联接的行星齿轮系统。期望确保在行星齿轮系统的输入与输出齿轮之间的界面处的对称齿轮负载。尽管本文所述的实例是针对具有行星齿轮系统的涡轮发动机和起动器的应用，但本公开可以应用于包括行星齿轮系统的任何实施方式。

所有方向性词语(例如，径向、上、下、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、顺时针、逆时针)仅用于标识目的以便于读者理解本公开，并且不构成限制，特别是对于本公开的位置、定向或使用的限制。连接性词语(例如，附接、联接、连接和接合)应从广义上解释，并且除非另作说明，否则可包括一组元件之间的中间构件以及这些元件之间的相对移动。因此，关于连接的表述不一定推断出两个元件彼此直接连接并且相对于彼此固定。示例性的附图仅用于说明，相关附图中所反映的尺寸、位置、顺序和相对尺寸可以更改。

本说明书中所用的术语“前部”或“上游”是指沿某个方向向发动机入口移动，或者相对于另一部件而言，某一部件相对更靠近发动机入口。术语“后部”或“下游”是指相对于发动机中线向发动机后部或出口延伸的方向。此外，本说明书中所用术语“径向”或“径向地”是指延伸在发动机纵向中心轴与发动机外周之间的方位(dimension)。应进一步理解，“一组”可以包括任何数量的相应描述的元件，包括仅一个元件。

参照图1，将起动器电机或空气涡轮起动器10联接至附件齿轮箱(AGB)12(也称为变速器壳体)，并且一起示意性示出为安装到诸如燃气涡轮发动机的涡轮发动机14。这种组件通常被称为集成起动器/发电机齿轮箱(ISGB)。涡轮发动机14包括具有风扇16的进气口，用于将空气供应至高压压缩区域18。具有风扇16的进气口和高压压缩区域统称为燃烧上游的涡轮发动机14的“冷段”。高压压缩区域18为燃烧室20提供高压空气。在燃烧室中，高压空气与燃料混合并燃烧。在从涡轮发动机14排出之前，热的且加压的燃烧气体通过高压涡轮区域22和低压涡轮区域24。当加压气体通过高压涡轮区域22的高压涡轮(未示出)和低压涡轮区域24的低压涡轮(未示出)时，涡轮从通过涡轮发动机14的气流中提取旋转能量。高压涡轮区域22的高压涡轮可以通过轴联接至高压压缩区域18的压缩机构(未示出)以为压缩机构提供动力。低压涡轮可以通过轴联接至进气口的风扇16，以为风扇16提供动力。

涡轮发动机可以是涡轮风扇发动机，诸如General Electric GEnx或CF6系列发动机，通常用于现代商用和军用航空领域中，或者涡轮发动机可以是各种其他已知的涡轮发动机，诸如涡轮螺旋桨或涡轮轴。所述涡轮发动机还可具有后燃室，所述后燃室在低压涡轮区域24的下游燃烧额外量的燃料，以增加排出气体的速度，并且从而增加推力。

通过机械动力输出装置26在高压涡轮区域22或者低压涡轮区域24处将AGB 12联接至涡轮发动机14。机械动力输出装置26包含多个齿轮和用于将AGB 12机械联接至涡轮发动机14的构件。在正常工作条件下，动力输出装置26将来自涡轮发动机14的动力转换至AGB12，以为飞机的附件提供动力，飞机的附件例如但不限于燃料泵、电气系统和机舱环境控件。空气涡轮起动器10可以安装在包含风扇16的进气口区域的外侧上，或者安装在高压压缩区域18附近的核心上。

现参考图2，更详细地示出了可以安装到AGB 12的空气涡轮起动器10。通常，空气涡轮起动器10包括壳体30，所述壳体界定入口32、出口34，以及在入口32与出口34之间延伸的流动路径36，所述流动路径用于使气流通过其流通。在一个非限制性实例中，气体是空气，并且从地面工作空气推车、辅助动力单元或者始于已经工作的发动机的交叉气管供应。空气涡轮起动器10包括涡轮构件38，所述涡轮构件用轴颈支撑在壳体30内并设置在流动路径36内，以便从沿着流动路径36的气流中可旋转地提取机械动力。将齿轮箱42安装在壳体30内。此外，可以使设置在齿轮箱42内并与涡轮构件38驱动联接的齿轮系40旋转。

齿轮系40包括行星齿轮系统44，所述行星齿轮系统具有齿圈46和可围绕太阳齿轮70旋转的一组行星齿轮48。涡轮轴50联接至齿轮系40的太阳齿轮70，以联接至涡轮构件38，从而允许机械动力传递到齿轮系40。涡轮轴50联接至齿轮系40，并且由一对涡轮轴承52可旋转地支撑。齿轮系40由一对载体轴承53支撑。齿轮箱内部54可包含润滑剂，所述润滑剂包括但不限于润滑脂或油，以向其中包含的诸如齿轮系40、齿圈46和轴承52、53的机械部件提供润滑和冷却。

在齿轮箱42中具有孔56，涡轮轴50通过所述孔连接至太阳齿轮70，继而使行星齿轮48旋转，这些行星齿轮推挤齿圈46以使行星臂57旋转。行星臂57经由载体轴58将行星齿轮系统44联接至驱动轴64。载体轴58穿过离合器60，所述离合器由一对间隔的轴承62安装和支撑。驱动轴64从齿轮箱42延伸，并联接至离合器60，以及另外由这对间隔的轴承62支撑。驱动轴64由齿轮系40驱动，并作为非限制性实例经由输出轴65联接至AGB 12，以使得在起动操作期间，驱动轴64向AGB 12提供驱动运动。

离合器60可以是形成单个可旋转轴66的任何类型的轴接口部分，所述单个可旋转轴包含涡轮轴50、载体轴58和驱动轴64。轴接口部分可以通过任何已知的方法联接，包括但不限于齿轮、花键、离合器机构、或上述的组合。授予General Electric的美国专利第4,281,942号中公开了一种轴接口部分的实例，该案的全部内容以引用方式并入本文。

起动器10可以通过任何已知的材料和方法形成，包括但不限于诸如铝、不锈钢、铁、或钛的高强度和轻质金属的压铸。壳体30和齿轮箱42可以形成为具有足够的厚度以提供足够的机械刚度，而不会给空气涡轮起动器10以及因此飞机增加不必要的重量。

可旋转轴66可以通过任何已知的材料和方法构造，包括但不限于高强度金属合金(诸如含有铝、铁、镍、铬、钛、钨、钒、或钼的那些高强度金属合金)的挤压或机械加工。涡轮轴50、载体轴58和驱动轴64的直径可以是固定的或沿着可旋转轴66的长度变化。直径可以变化以适应不同的尺寸，以及转子到定子的间距。

如本文所述，沿流动路径36供应的空气使涡轮构件38旋转，以便驱动旋转轴50、58、64的旋转。因此，在起动操作期间，起动器10可以通过旋转轴50、58、64的旋转而作为涡轮发动机14的驱动机构。在此之后，发动机10替代地驱动起动器10，从而仅驱动驱动轴64，因为离合器60可以防止旋转轴50、58、64的其余者的旋转。

本公开中预期还包括除了上述附图中所示之外的许多其他可能的实例和配置。另外，可重新布置各种部件的设计和放置，诸如AGB12、动力输出装置26或起动器10或其部件的设计和放置，以使得能够实现许多不同的同轴配置。

转而参照图3，更详细地示出了行星齿轮系统44，并且可以更清楚地看到将太阳齿轮70联接至涡轮轴50。所述组行星齿轮48被示出为但不限于围绕太阳齿轮70的三个行星齿轮。在太阳齿轮70与所述组行星齿轮组48相遇处形成内部界面72。应设想，作为非限制性实例，太阳齿轮70、所述组行星齿轮48，或者太阳齿轮70和所述组行星齿轮48两者都是小齿轮。小齿轮是圆形齿轮，通常是指行星齿轮系统44中最小的齿轮，或者也可以是行星齿轮系统44中的驱动齿轮。作为非限制性实例，太阳齿轮70被示出为小齿轮。

齿圈46外切行星齿轮48。齿圈46包括界定齿轮端面78的径向内部部分76。在所述组行星齿轮48与齿圈46的齿轮端面78啮合处形成外部界面80。将齿圈46在径向外部部分74处安装在齿轮箱42内，以使得齿圈46是起动器10的固定部件。

根据本公开的各个方面，齿圈46可以被认为是柔性齿圈82。更具体来说，在齿圈46的径向外部部分74和径向内部部分76之间提供一组狭槽84。所述组狭槽84可以各自包括基本上周向部分86，所述基本上周向部分终止于设置在齿圈46的径向外部部分74中的末端部分88中。尽管示出为具有八个狭槽，但所述组狭槽84可以包括任何数量的狭槽，包括单个狭槽；图3所示的所述组狭槽84是出于说明目的，而不意味着是限制性的。

桥接部90位于所述组狭槽84中的两个狭槽之间，并且从齿圈46的径向内部部分76延伸到径向外部部分74。桥接部90不一定是线性桥接部。例如，在桥接部90中可以包括弯曲件91。弯曲件91界定了桥接部90从沿着径向外部部分74在基本上周向方向上定向转到在桥接部90连接至径向内部部分76的基本上径向方向上定向。取决于狭槽84的数量，桥接部90可以被包括在一组桥接部中。尽管示出为具有八个桥接部，但是所述组桥接部90可以包括更多或更少的桥接部。图3所示的所述组桥接部90是出于说明目的，而不意味着是限制性的。

一组缓冲件92从柔性齿圈82的径向外部部分74和径向内部部分76中的每一个延伸。所述组缓冲件延伸到所述组狭槽84中。第一缓冲件92a从柔性齿圈82的径向外部部分74延伸到桥接部90与柔性齿圈82的径向外部部分74相遇的第一狭槽84中。第二缓冲件92b从柔性齿圈82的径向内部部分76延伸到桥接部90与柔性齿圈82的径向内部部分76相遇的第二狭槽84中。应设想，可以包括一组缓冲件92中的仅一个缓冲件，并且所述缓冲件可以从外部部分74或内部部分76中的任一个延伸。应进一步设想，所述组缓冲件92是多个缓冲件92，所述缓冲件从柔性齿圈82的径向外部部分74和径向内部部分76中的一个或两个延伸。图3所示的所述组缓冲件92是出于说明目的，而不意味着是限制性的。

行星齿轮48、太阳齿轮70和齿圈46可以通过任何材料和方法构造，包括但不限于高强度金属合金的挤压或机械加工，诸如含有铝、铁、镍、铬、钛、钨、钒或钼的高强度金属合金的挤压或机械加工。

图4A是包括桥接部90和缓冲件92a、92b的行星齿轮系统44的一部分的放大图。在缓冲件92a、92b中的每一个与柔性齿圈82的径向外部部分74和径向内部部分76之间形成间隙94。将柔性齿圈82配置成跨柔性齿圈82与所述组行星齿轮48之间的外部界面80分布负载。在正常工作条件下，将包括所示桥接部90在内的所述组桥接部配置成根据需要偏转。所述组桥接部90允许吸收行星齿轮48的同心度中的变形，以使得在外部界面80处均匀地分布负载。间隙94保持打开，同时所述组桥接部90偏转，从而在所有外部界面80处提供柔性和负载的均匀分布。将径向内部部分76配置成弯曲并吸收来自行星齿轮系统44的行星齿轮48中的至少一个的运动偏心。

转而参照图4B，在异常或超载工作条件下，所述组桥接部90中的至少一个偏转到某一点，在此点处缓冲件92a、92b中的至少一个的端部93与柔性齿圈82的径向外部部分74或径向内部部分76接触。在所示的实例中，在桥接部90偏转时，两个缓冲件92a、92b都移动以闭合间隙94，以使得所述组狭槽84的至少一部分变得闭合，从而将周向部分86与末端部分88分离开。缓冲件92a、92b限制和控制桥接部90可以偏转的程度。根据正常工作限制确定缓冲件92a、92b和相应的间隙94的尺寸。正常工作条件包括在发动机10的起动期间经历的转矩和速度。空气涡轮起动器10的规格公开了最大速度和最大转矩，或者失速转矩。行星齿轮系统44可具有特定于所述行星齿轮系统正被安装到的空气涡轮起动器10的齿轮箱比率和入口条件。缓冲件92a、92b用来防止桥接部90的故障，并用来将来自行星齿轮48的负载通过柔性齿圈82传递到齿轮箱42，以防止损坏柔性齿圈82。在超载工作条件下，柔性齿圈82像传统的实心齿圈那样工作，以使得在没有齿圈46的柔性方面的情况下继续传递负载。

图5至图8示出了根据本文所述的本公开的其他方面的柔性齿圈182、282。柔性齿圈182、282与柔性齿圈82相似，因此，相似部分将用相同的数字分别增加100和200来标识。应理解，除非另作说明，否则对柔性齿圈82的相似部分的描述适用于柔性齿圈182、282。

如图5所示，柔性齿圈182具有界定径向外部部分174的主体196，在所述径向外部部分处将柔性齿圈182安装到齿轮箱42。悬臂198从主体196轴向突出以界定径向内部部分176的至少一部分。将一组行星齿轮148在外部界面180处可操作地联接至柔性齿圈182。配置成与所述组行星齿轮148啮合的齿轮端面178沿着柔性齿圈182的径向内部部分176轴向延伸。

如图6A所示，悬臂198从主体196延伸，以使得悬臂198和主体196在起始位置200中形成90度的角度θ。

转而参照图6B，悬臂198提供柔性，以使得角度θ可以改变至第二位置202。行星齿轮148(图5)可以推动悬臂198，以使得角度θ减小至第二位置202。在非限制性实例中，角度θ可以处于80至90度的范围内。应理解，该角度可以大于或小于80至90度，使得足以通过允许角度应变来吸收不均匀的负载。悬臂198允许吸收行星齿轮148的同心度中的变形，以使得在外部界面180处均匀地分布负载。应理解，第二位置202是非限制性实例，并且可位于一定范围的位置处。

在图7中，第三示例性柔性齿圈282包括主体296，一组径向外部部分274a、274b从所述主体延伸。将柔性齿圈282在径向外部部分274a、274b两者处安装到齿轮箱42。一组悬臂298(图8)在所述组径向外部部分274a、274b之间轴向延伸以界定空腔304。所述组悬臂298界定径向内部部分276的至少一部分。将一组行星齿轮248在外部界面280处可操作地联接至柔性齿圈282。配置成与所述组行星齿轮248啮合的齿轮端面278沿着柔性齿圈282的径向内部部分276轴向延伸。

如图8所示，所述组悬臂298在径向外部部分274a、274b之间延伸，所述径向外部部分中的每一个在起始位置300中与主体296形成90度的角度α、β。所述组悬臂298提供柔性，以使得角度α、β可以改变至第二位置302。在所示的实例中，行星齿轮148(图5)可以推动悬臂198，以使得角度β减小至第二位置302。在非限制性实例中，角度α、β可以处于80至90度的范围内。应理解，该角度可以大于或小于80至90度，使得足以通过允许角度应变来吸收不均匀的负载。所述组悬臂298允许吸收行星齿轮248的同心度中的变形，以使得在外部界面280处均匀地分布负载。应理解，所示的第二位置302是非限制性实例，并且可存在于悬臂298中的一个或两个中。此外，第二位置302可以处于一定范围的位置处，并且不限于所示的第二位置302。利用一组悬臂298，柔性齿圈282为所述组行星齿轮248提供负载分布的轴向可变性。

在有限元分析中，柔性齿圈被评定为在径向方向上比实心齿圈多弯曲40至50倍。在测量实心齿圈与柔性齿圈相比的温度的实验中，柔性齿圈的运行温度保持比实心齿圈的运行温度低10-15°F。这种柔性的增加和工作温度的降低可以转化为更长的工作寿命和更有效的工作起动器。

齿轮啮合中的柔性降低了由不均匀负载分布造成的轮齿上的峰值负载，从而延长了齿轮系统的寿命。具体来说，不均匀负载的减少增加了包括行星齿轮轴承和载体轴承的轴承系统和支撑齿轮箱部件的使用寿命。随着齿轮箱部件磨损的减少，起动器的油中的金属屑的堆积也减少，这种金属屑的堆积可影响其他起动器部件。另外，如本说明书所述的行星齿轮系统具有减小齿轮箱的余量(margins)的能力，因为在敏感部件上的负载行为更可预测，这可带来重量和成本的节约。

在尚未描述的范围内，可以根据需要将各个方面的不同特征和结构进行组合使用。一个特征无法在所有的方面中进行说明并不意味着被理解为不可能在所有方面中进行说明，而是出于简要说明的目的而这样描述。因此，无论新实施例是否被明确描述，不同方面的各种特征可以根据需要混合和匹配以形成新的实施例。此外，尽管本说明书中描述了“一组”各种元件，但是应了解，“一组”可以包括任意数量的对应元件，包括仅一个元件。本说明书中涉及本说明书中所述特征的结合或排列。

本说明书使用各个实施例来公开本发明的各个方面，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明的各个方面，包括制造并使用任何装置或系统，以及执行所涵盖的任何方法。本发明的可取得专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员所想到的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也应在权利要求书的覆盖范围内。

Claims (15)

1.一种用于发动机的空气涡轮起动器，其包含：

壳体，所述壳体界定入口、出口，以及在所述入口与所述出口之间延伸的流动路径，所述流动路径用于使气流通过其传达；

涡轮构件，所述涡轮构件被用轴颈支撑在所述壳体内并设置在所述流动路径内以便从所述气流中可旋转地提取机械动力，并且具有涡轮输出轴；

行星齿轮系统，所述行星齿轮系统与所述涡轮输出轴驱动联接，所述行星齿轮系统包括：

太阳齿轮；

安装到所述壳体的齿圈，所述齿圈包括柔性齿圈，所述柔性齿圈具有界定齿轮端面的径向内部部分和安装到所述壳体的径向外部部分，并且具有位于所述径向内部部分与所述径向外部部分之间的一组狭槽，且至少一个缓冲件从所述径向内部部分或所述径向外部部分中的一个延伸到所述一组狭槽中的狭槽中，并且其中所述缓冲件在异常负载期间接合所述径向内部部分或所述径向外部部分中的另一个；和

配置成与所述齿轮端面啮合且可操作地联接所述太阳齿轮和所述齿圈的一组行星齿轮，其中将所述太阳齿轮联接至所述涡轮输出轴；和

驱动轴，所述驱动轴配置成可操作地联接至所述发动机并与所述发动机一起旋转；

其中所述行星齿轮系统将转矩从所述涡轮输出轴传递到所述驱动轴，并且其中所述柔性齿圈配置成在所述齿圈与所述一组行星齿轮之间的界面中分布负载。

2.根据权利要求1所述的空气涡轮起动器，其中所述柔性齿圈进一步包含位于所述一组狭槽之间并联接所述径向内部部分和所述径向外部部分的一组桥接部，并且其中将所述一组桥接部中的至少一个桥接部配置成在负载下偏转。

3.根据权利要求2所述的空气涡轮起动器，其中将所述至少一个桥接部配置成在所述行星齿轮系统的正常负载期间偏转而不闭合所述一组狭槽中的狭槽。

4.根据权利要求3所述的空气涡轮起动器，其中将所述至少一个桥接部配置成在所述行星齿轮系统的异常负载期间偏转以闭合所述狭槽的至少一部分。

5.根据权利要求4所述的空气涡轮起动器，其中，当所述缓冲件接合所述径向内部部分或所述径向外部部分中的所述另一个时，所述狭槽的所述至少一部分被闭合。

6.根据权利要求1所述的空气涡轮起动器，其中所述至少一个缓冲件与所述至少一个桥接部相邻。

7.根据权利要求6所述的空气涡轮起动器，其中所述至少一个缓冲件包含与所述至少一个桥接部相邻的至少两个缓冲件。

8.根据权利要求7所述的空气涡轮起动器，其中所述至少一个桥接部的第一侧上的第一缓冲件从所述径向内部部分延伸，并且所述至少一个桥接部的第二侧上的第二缓冲件从所述径向外部部分延伸。

9.一种行星齿轮系统，其包含：

太阳齿轮；

一组行星齿轮，所述一组行星齿轮配置成与所述太阳齿轮啮合；和

柔性齿圈，所述柔性齿圈包括径向内部部分和径向外部部分，所述径向内部部分界定齿轮端面，所述齿轮端面配置成与所述一组行星齿轮啮合，并且其中经由一组狭槽使所述径向内部部分与所述径向外部部分间隔开，其中所述柔性齿圈包括位于所述一组狭槽之间并联接所述径向内部部分和所述径向外部部分的一组桥接部；和

至少一个缓冲件，在所述一组桥接部中的桥接部与所述径向内部部分或所述径向外部部分相遇的位置处，靠近所述桥接部且与所述桥接部分开，所述至少一个缓冲件从所述径向内部部分或所述径向外部部分中的一个延伸到所述一组狭槽中的狭槽中，其中所述缓冲件在异常负载期间接合所述径向内部部分或所述径向外部部分中的另一个；

其中将所述一组桥接部中的至少一个桥接部配置成在负载下从所述一组行星齿轮中的至少一个偏转。

10.根据权利要求9所述的行星齿轮系统，其中将所述至少一个桥接部配置成在所述行星齿轮系统的正常负载期间偏转而不闭合所述一组狭槽中的狭槽。

11.根据权利要求9所述的行星齿轮系统，其中将所述至少一个桥接部配置成在所述行星齿轮系统的异常负载期间偏转以闭合所述狭槽的至少一部分。

12.根据权利要求9所述的行星齿轮系统，其中，当所述缓冲件接合所述径向内部部分或所述径向外部部分中的所述另一个时，所述狭槽的所述至少一部分被闭合。

13.根据权利要求9所述的行星齿轮系统，其中所述至少一个缓冲件与所述至少一个桥接部相邻。

14.根据权利要求13所述的行星齿轮系统，其中所述至少一个缓冲件包含从所述径向内部部分延伸的所述至少一个桥接部的第一侧上的第一缓冲件和从所述径向外部部分延伸的所述至少一个桥接部的第二侧上的第二缓冲件。

15.一种行星齿轮系统，其包含：

太阳齿轮，所述太阳齿轮可操作地联接至输入部；

一组行星齿轮，所述一组行星齿轮配置成与所述太阳齿轮啮合；

柔性齿圈，所述柔性齿圈可操作地联接至输出部并且包括径向内部部分和主体，所述径向内部部分界定齿轮端面，所述齿轮端面配置成与所述一组行星齿轮啮合，所述主体界定安装到齿轮箱的径向外部部分，其中，悬臂从所述主体轴向突出且至少部分地界定所述径向内部部分；

其中将所述悬臂配置成弯曲且在负载下偏转，并吸收来自所述一组行星齿轮的所述行星齿轮中的至少一个的运动的偏心。

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