CN109477565A - 用于润滑行星传动装置中的齿轮啮合部的喷杆 - Google Patents

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Abstract

用于润滑行星传动装置1中的齿轮啮合部的喷杆120具有基底130，基底具有被设计成在使用中接收加压油流的入口123；喷杆120具有两个管部分140a、140b，两个管部分沿着相应轴线从基底130突出、限定彼此平行且持续地与入口123连通的相应通道138a、138b，且在横向上由具有用于从通道138a、138b喷射油的出口喷嘴的相应外部表面142a、142b限定。

Description

用于润滑行星传动装置中的齿轮啮合部的喷杆
本发明涉及用于润滑行星传动装置中的齿轮啮合部的喷杆，特别是用于涡轮发动机的喷杆。作为优选非限制性实施例，以下公开内容涉及一种限定输油单元的部分的喷杆，所述输油单元将油从静止部分输送到此类行星传动装置的旋转行星托架。
众所周知，行星传动装置包括太阳齿轮、环形齿轮和多个行星齿轮，其位于太阳齿轮与环形齿轮之间且由托架支承。此类型的传动装置能够在以不同速度下旋转的同轴的轴之间传动运动，并且在维持小的重量和体积的同时非常有效地提供此类功能。行星传动装置广泛用于航空涡轮发动机，以驱动风扇(在所谓的涡扇发动机中)或螺旋桨(在所谓的涡轮螺旋桨发动机中)。
在大多数应用中，托架是静止类型，并且由柔性元件联接到发动机的固定框架上。
另一方面，某些应用使用旋转托架，举例来说，在托架连接到旋转从动轴上时，或需要连续地控制太阳齿轮与环形齿轮之间或替代地，托架与环形齿轮之间的速度比时。具体地，行星传动装置的配置在环形齿轮静止且托架旋转时称为“行星的”，而在所有三个元件(即，太阳齿轮、环形齿轮和托架)都旋转时是“差动的”。
在这些情况下，输油单元通常设置成将润滑油以有效且可靠的方式从静止部分输送到连接到托架的旋转部分。此类输油单元通常称为“输油轴承”或“旋转接头”。明确地说，所述单元在压力下将油供应到由固定到托架的套筒限定的环形室中。从此类环形室，加压油朝向需要润滑的组件流动。
明确地说，行星齿轮与太阳齿轮之间的齿轮啮合部需要通过油，即由上述输油单元输送的油，来润滑并冷却。在此种解决方案中，US 8,813,469 B2公开以提供一种喷杆，所述喷杆安装到每个行星齿轮之间的托架，从输油单元接收油并将此类油经由太阳齿轮上的喷嘴喷射。
需要改进由此种喷杆进行的润滑，以便精确地将油射流瞄准到齿轮的特定区域上且尽可能地降低油射流偏离或分散的风险。
此类偏离和分散通常由于由齿轮旋转造成的风阻且由于托架的旋转(在提供旋转托架的实施例中，如在US 8,813,469 B2中)而出现，以使得油不会精确地润滑在设计阶段期间建立的区域。
优选地进一步需要一种解决方案，例如：替代提供喷杆到托架的直接连接，将喷杆直接固定到输油单元的旋转部分，以便独立于输油需要来设计托架结构；设计轻质喷杆；保持喷杆的重心尽可能接近于输油单元的旋转部分，以便获得此类旋转部分的令人满意的动态性能；在设计阶段优化油射流角度的角度；以及提供轻巧，紧凑且易于安装的喷杆。
本发明的目标是提供一种用于润滑行星传动装置中的齿轮啮合部的喷杆，所述喷杆允许以简单且节约成本的方式满足上述需要。
根据本发明，提供一种根据权利要求1所述的用于润滑行星传动装置中的齿轮啮合部的喷杆。本发明的优选实施例于从属权利要求2到12中定义。所述权利要求中任一项的特征可容易地与其它权利要求中的任一个的特征组合。
现参考附图来描述本发明，附图示出了本发明的非限制性实施例，在附图中：
图1是根据本发明的用于润滑行星传动装置中的齿轮啮合部的喷杆的优选实施例的轴向视图；
图2是根据图1中的截平面II-II且以放大比例示出喷杆而没有行星传动装置的组件的横截面；
图3是根据图2中的截平面III-III的横截面；
图4和5是根据本发明的优选实施例的喷杆的以放大比例的不同透视图；以及
图6是根据图3中的截平面II-II的横截面。
具体实施方式
参考图1，附图标记1表示整体的行星传动装置(部分地示出)，特别是用于涡轮发动机(未示出)的行星传动装置。传动装置1包括绕着轴线7旋转的行星托架4和与托架4同轴的太阳齿轮(未示出)，且也绕着轴线7旋转且连接到输入轴(未示出)，以便通过涡轮驱动。
传动装置1进一步包括：多个行星齿轮12，所述行星齿轮与太阳齿轮啮合，并且由托架4借助于轴承13支承，且绕着相对于轴线7平行且偏心的相应轴线14旋转；以及环形齿轮(未示出)，所述环形齿轮与太阳齿轮和托架4同轴且在外侧上与行星齿轮12啮合。
进一步，环形齿轮和托架4以角向固定方式连接到相应的输出构件(未示出)上，所述输出构件驱动对应的螺旋桨。
参考图2，由于托架4可旋转，因此提供输油单元15(部分地示出)用于从相对于涡轮发动机的支承结构固定的静止部分输送油，且朝向传动装置1的齿轮啮合部且朝向行星轴承13供应此类油。
单元15包括：旋转部分19，其与托架4同轴且成角度地固定；以及非旋转浮动部分(未示出)，所述非旋转浮动部分被配置以便将油从静止部分输送到部分19且相对于部分18在其移动上具有特定自由度。优选地，浮动部分以非接触方式配置装配到部分19的外部圆筒形表面88上，具有径向间隙，即在其间不具有任何附加的接触密封元件和任何接触轴承。
此类径向间隙的大小是在设计阶段期间限定，以便允许部分19旋转，且同时沿着表面88限定具有油膜的流体静压密封。
部分19具有内部环形室95和一个或多个径向孔96，所述一个或多个径向孔持续地将加压油经由表面88供应到室95中。室95又持续地与多个喷杆120连通以朝向此类喷杆120供应加压油，且因此润滑齿轮啮合部和/或行星轴承13，如下文进一步详细地描述的那样。
明确地说，室95由外部套筒97和内部套筒98限定，所述外部套筒与所述内部套筒沿着轴线7同轴且借助于密封环99彼此连接以确保流体密闭性。作为实例，套管97、98通过螺钉固定到彼此。
优选地，部分19通过盘构件100(部分地示出)连接到处于角向固定位置的托架4。构件100与部分19和托架4同轴，且在一个末端处固定到套筒97上，且在相对末端处固定到托架4的前表面。优选地，构件100由单件限定，且不由固定到彼此的件限定。作为替代方案，其可通过焊接单独的件来制造。
进一步，构件100包括：圆形部分111，所述圆形部分与和套筒97成一体的环形元件112同轴且围绕其装配；以及一个或多个凸缘113，所述凸缘从圆形部分111突出，抵靠在元件112上，且优选由螺钉或螺栓固定到所述元件。优选地，圆形部分111具有板形横截面，即，由具有相对较低厚度的壁限定。明确地说，圆形部分111的横截面沿着整个圆周是恒定的。然而，根据未示出的变型，可沿着此圆周提供适合的厚度变化。
参考图2和3，元件112包括：内部部分115，所述内部部分限定室95的向外径向分支116；以及外部凸缘117，所述外部凸缘从部分115径向突出。圆形部分111以同轴位置装配到凸缘117上。
元件112限定后部肩部118，所述后部肩部与轴线7正交地延伸，且每个喷杆120的正面121轴向抵靠在所述后部肩部上。
对于每个喷杆120部分115具有相应出口122，所述出口由平行于轴线7的孔限定且持续地使分支116与喷杆120的入口123连通。进一步，入口123由沿着与面121正交的轴线124穿过面121形成的圆筒形开口限定。优选地，入口123与出口122同轴且两者通过一个管状连接器125接合，所述管状连接器通常称为“跨接管”且例如通过密封环以流体密封的方式连接到入口123和出口122的内部表面。
为简单起见，以下公开内容将涉及单个喷杆120，因为其它喷杆具有相同特征。
喷杆120明确地说通过螺钉或螺栓126固定到元件112，从而接合凸缘117，且沿着轴线124从肩部118突出。如图1中可见，喷杆120沿着周向方向在径向面向且接近于太阳齿轮但与太阳齿轮隔开的位置布置于两个邻近行星齿轮12之间。
参考图4，喷杆120包括基底130，基底由面121在一个侧上限定且又包括中间部分131和多个凸耳132，所述凸耳从部分131突出且通过相应螺钉126(图2和3)接合。部分131具有上述入口123以及两个开口134，开口沿着平行于轴线124的相应直线式轴线135与入口123单独地形成，且通过插入到部分131中的相应插塞136以不透流体方式闭合。
如图6中所示，开口134限定相应通道138a和138b的末端，所述通道平行且在喷杆120的轴向末端139处(即，左与开口134轴向相对的侧上)闭合或全封闭。喷杆120包括两个管部分140a和140b，所述两个管部分沿着轴线135从基底130突出且分别限定通道138a和138b的主体(另一部分由基底130的部分131限定)。
参考图4和5，管部分140a、140b在横向上由平行于轴线135延伸的相应外部表面142a、142b限定。表面142a、142b包括相应面143a和143b，所述面相对于轴线7径向向内布置、直接面向太阳齿轮且在部分131处彼此齐平。表面142a、142b进一步包括：沿着周向方向面向彼此的相应面144a和144b；相应面145a和145b，所述面布置在与面144a和144b相对(沿着周向方向)的侧上且优选地为多边形；以及相对于轴线7径向向外布置的相应面146。
喷杆120进一步包括加强壁150(图2和5)，加强壁将面144a和144b接合到彼此。优选地，壁150具有通孔151，所述通孔相对于轴线7为径向的，且明确地说布置在较之于末端139更接近基底130的位置。
明确地说，孔151在从部分131突出的较厚部分152和末端139处的厚度较小部分153中分开壁150。具体地，部分153与面146齐平。有利地，喷杆120进一步包括至少两个加强肋状物154，所述至少两个加强肋状物横向于面146、布置在部分152的相对侧上且将面146接合到基底130。
有利地，除了插塞136外，喷杆120提供为单件，以使得基底130、管部分140a和140b、壁150和肋状物154彼此成一体，而不需要对这些组件进行组装或焊接操作。
参考图3和4，从同一连接器125，即从同一入口123向通道138a和138b两者供应油。实际上，入口123的轴向末端限定分支点，三个单独导管从所述分支点开始。此类导管中的两个由附图标记155a和155b识别、相对于轴线124和135成角度，且使入口123与通道138a和138b的中间部分连通。
第三导管由附图标记156识别，优选地具有L形路径，且使入口123与基底130的侧出口157连通。输送管158以不透流体方式接合此类出口157，且朝向相应行星轴承13输送油(以未详细示出的方式)。
如图4到6中所示，管部分140a和140b具备出口喷嘴以从通道138a和138b喷射相应油射流。此类喷嘴和油射流的方向相对于轴线135为径向或切向。
有利地，管部分140a具有两排出口喷嘴160和161，所述出口喷嘴瞄向太阳齿轮且瞄向行星齿轮中的一个，用于在刚刚完成其啮合循环之后就在脱啮位置冷却齿轮齿。较详细地说，喷嘴160穿过面143a形成且瞄准太阳齿轮，而喷嘴161穿过面145a形成且瞄准行星齿轮12。
喷嘴160、161的确切定向和直径是在设计阶段限定以使油射流的有效性最大化。
另一方面，管部分140b具有单排出口喷嘴162(图6)，所述出口喷嘴瞄向啮合区、用于润滑处于啮合位置的啮合齿。明确地说，喷嘴162穿过面145b形成，且瞄准以便在齿轮就要啮合的位置处喷射油。
喷嘴162的确切定向和直径是在设计阶段限定以使油射流的有效性最大化。
一方面，提供至少两个平行且单独的管部分140a、140b而非提供单个纵向通道允许将喷嘴160、161、162布置在较之于在先前技术中更接近于待润滑目标区域的位置处。
由于此较接近的位置，由喷嘴160、161和162喷射的油沿着较短路径到达齿轮，且因此，油射流因由齿轮的旋转造成的风阻和由行星托架4的旋转生成的离心场的分散或偏离较小。因此，润滑对应于在设计阶段期间已经设置的，因为油精确地到达期望的区域，而没有发散或浪费油。
此外，避免油的发散和浪费允许在设计阶段期间避免或限制油流动速率过大。
同时，单独的管部分140a、140b有助于使喷杆120的大小最小化且获得相对易于制造的设计结构。
此外，孔151不仅允许减轻120，而且允许避免原本倾向于在管部分140a、140b之间的沉积油的停滞。
如从上文已描述的特征显而易见，喷杆120具有特定结构，其重量轻且坚硬，并且且具有靠近面19布置的重心，即接近在绕着轴线7旋转时支承喷杆120的部分19，以便获得最佳动态操作条件。
同时，基底130的结构相对简单，且允许借助于单个入口123同时将油供应到两个通道138a、138b，且优选地还供应到输送管158。显而易见，基底130还相对易于钻孔，以制造供应和喷射油所必需的所有通路，如上文所简要提及的。
此外，组装时间非常短，因为仅有的组装操作在于将插塞136插入到开口134中以便闭合开口以及将喷杆120安装到肩部118。
此外，从以上特征和考虑将了解，可对喷杆120进行修改或变型，而不脱离如所附权利要求限定的保护范围。
特别地，出口喷嘴(160到162)的数目和位置可与所公开的优选实施例不同；而且，设置成将油供应到通道138a、138b的通路的配置也可以不同。
此外，喷杆120可安装于行星托架静止而非旋转的行星传动装置中。

Claims (12)

1.一种用于润滑行星传动装置(1)中的齿轮啮合部的喷杆(120)，所述喷杆包括：
基底(130)，所述基底具有至少一个入口(123)，所述入口被设计成
在使用中接收加压油流；
第一管部分(140a)，所述第一管部分从所述基底(130)突出，限定持续地与所述入口(123)连通的第一通道(138a)且在横向上由具有用于从所述第一通道(138a)喷射油的多个出口喷嘴的第一外部表面(142a)限定；
其特征在于，包括第二管部分(140b)，所述第二管部分从所述基底(130)突出，限定平行于所述第一通道(138a)的第二通道(138b)且在横向上由具有用于从所述第二通道(138b)喷射油的多个出口喷嘴的第二外部表面(142b)限定。
2.根据权利要求1所述的喷杆，其特征在于，所述第一通道(138a)和所述第二通道(138b)全封闭或在与所述基底(130)轴向相对的末端(139)处闭合。
3.根据权利要求1或2所述的喷杆，其特征在于，所述第一通道(138a)和所述第二通道(138b)两者与同一入口(123)连通。
4.根据任一前述权利要求所述的喷杆，其特征在于，所述基底(130)具有两个开口(134)，所述两个开口与所述入口(123)分离，通过相应插塞(136)以不透流体方式闭合且限定所述第一通道(138a)和第二通道(138b)的相应末端。
5.根据任一前述权利要求所述的喷杆，其特征在于，所述基底(130)具有：侧出口(157)，所述侧出口用于将油供应到输送管；以及导管(156)，所述导管使所述入口(123)与所述侧出口(157)连通。
6.根据任一前述权利要求所述的喷杆，其特征在于，所述第一外部表面(142a)和所述第二外部表面(142b)包括面向彼此的相应面(144a，144b)；且其特征在于，进一步包括加强壁(150)，所述加强壁将所述面(144a，144b)接合到彼此。
7.根据权利要求6所述的喷杆，其特征在于，所述加强壁(150)，所述第一管部分和所述第二管部分以及所述基底(130)限定单件。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的喷杆，其特征在于，所述加强壁(150)具有孔(151)。
9.根据权利要求8所述的喷杆，其特征在于，所述孔(151)在从所述基底(130)突出的较厚部分(152)和布置在与所述基底(130)轴向相对的末端(139)处的厚度较小部分(153)中分开所述壁(150)。
10.根据任一前述权利要求所述的喷杆，其特征在于，在所述基底(130)与所述第一管部分和所述第二管部分之间包括至少两个加强肋状物(154)。
11.根据任一前述权利要求所述的喷杆，其特征在于，所述第一管部分(140a)具有两排出口喷嘴(160，161)。
12.根据任一前述权利要求所述的喷杆，其特征在于，所述第二管部分(140b)具有单排出口喷嘴(162)。
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