CN110735720A - 传动机构组件和用于制造其的方法 - Google Patents

Abstract

用于燃气涡轮机驱动机构（10）的传动机构组件包括带有至少一个空心轮（38）和至少一个行星轮（32）的行星传动机构（30），所述行星轮在空心轮（38）处滚压时施加到所述空心轮上沿力矢量（K）的方向的力；以及保持机构（40、40'）用于将至少一个空心轮（38）固定在其它的结构（24）处，带有沿轴向的方向在力矢量（K）和/或其直的延长部的一侧上延伸的第一区段（40a），以及带有沿轴向的方向在力矢量（K）和/或其直的延长部的另一侧上延伸的第二区段（40b）。此外，提供燃气涡轮机驱动机构和用于制造传动机构组件的方法。

Description

传动机构组件和用于制造其的方法

技术领域

本公开涉及根据权利要求1的传动机构组件，涉及燃气涡轮机驱动机构和涉及根据权利要求12的用于制造传动机构组件的方法。

背景技术

为了传递大的转矩通常使用传动机构组件，其包括行星传动机构，所述行星传动机构借助于保持机构装配在承载性的结构处。行星传动机构能够用作减速传动机构、例如以便借助于燃气涡轮机驱动机构的快速转动的轴将风扇以较低的转速驱动。这实现尽管有驱动轴的涡轮机的高的转速风扇的仍然特别大的直径。

为了在运行中持久地经受住负载，尤其将燃气涡轮机驱动机构的行星传动机构相应地结实地实施。然而，当燃气涡轮机驱动机构例如使用在飞行工具中时，高的重量会导致提高的燃料消耗。

发明内容

本发明的任务是，提供带有行星传动机构的改善的传动机构组件。

根据一方面，提供用于燃气涡轮机驱动机构的传动机构组件，包括行星传动机构或行星齿轮传动机构和保持机构。行星传动机构包括至少一个空心轮和至少一个行星轮，其中，行星轮于在空心轮处滚压时施加到其上沿力矢量的方向的力。保持机构构造成用于将至少一个空心轮固定在其它的结构、例如燃气涡轮机驱动机构的静止的支撑结构处。在此设置成，保持机构包括第一区段和第二区段，其中，第一区段沿轴向的方向（尤其仅仅）在（合成的）力矢量和/或其直的延长部的一侧上延伸并且第二区段（尤其仅仅）在力矢量和/或其直的延长部的另一侧上延伸。尤其能够设置成，第一区段在沿着空心轮的中间轴线的横截面中在投影到横截面上的力矢量和/或其直的延长部的一侧上延伸，第二区段在另一侧上延伸。

这样构造的传动机构组件尤其如下地得到改善，实现空心轮通过行星轮的特别平衡的负载。由此，空心轮和行星轮均匀地受到负载并且齿应力能够得到减少。这实现提高的寿命和/或减少的重量。

第一和第二区段能够（尤其关于沿着空心轮的中间轴线的横截面）分别具有扭转刚度，其中，所述扭转刚度的比例为1.0+/-0.2，尤其为1.0+/-0.1、尤其1.0+/-0.05、尤其1.0。也就是说，扭转刚度能够相同或基本上相同。由此可行的是，空心轮由于通过行星轮施加的力所引起的弹性的变形仅仅沿径向的方向、没有或仅仅可忽略地沿轴向的方向进行。这实现特别均匀的负载。

第一区段在一种设计方案中将至少一个空心轮与第二区段连接。第一区段可选地经由第二区段与其它的结构连接或能够连接。

行星传动机构能够具有倾斜开齿部、尤其双重的（doppelte）倾斜开齿部、例如人字开齿部。然而备选地还能够想到直开齿部。行星传动机构的倾斜开齿的空心轮经历如下力，所述力在横截面中会导致空心轮的翻转。由此，行星轮和空心轮的齿不会理想地朝彼此取向，由此会产生提高的齿负载。尤其与保持机构的第一和第二区段的相同的或基本上相同的扭转刚度组合地，能够克服这种翻转。

可选地，行星传动机构如下地双重地倾斜开齿，使得在至少一个行星轮在空心轮处滚压时的轴向力向外指向。由此，能够例如将润滑剂简单地挤出。

保持机构能够为了脱离负荷而提供空心轮的柔性的悬挂。柔性的悬挂例如在负荷变化的情况下实现行星传动机构相对于其它的结构、例如燃气涡轮机驱动机构的静止的支撑结构的可运动性。

可选地，第一和第二区段彼此构造成单件式，与此备选地构造成多件式并且固定在彼此处。

第一和第二区段能够具有不同的材料厚度和/或由不同的材料制成。由此可行的是（例如视力矢量的位置而定），尽管有第一和第二区段的可选地不同的长度，仍然实现相同的或基本上相同的扭转刚度。

一方面涉及尤其用于飞机的驱动机构，包括核心轴、带有多个风扇叶片的风扇和至少一个根据任意的、此中描述的设计方案的、带有行星传动机构的传动机构组件，所述行星传动机构能够由核心轴驱动，其中，风扇能够借助于行星传动机构以比核心轴低的转速驱动。驱动机构例如涉及燃气涡轮机驱动机构或涉及电驱动的驱动机构（例如电风扇）。

一方面涉及用于飞机的燃气涡轮机驱动机构，包括：核心驱动机构，其包括涡轮机、压缩机和将涡轮机与压缩机连接的核心轴；风扇，所述风扇定位在核心驱动机构的上游，其中，风扇包括多个风扇叶片；以及根据任意的此中描述的设计方案的、带有行星传动机构的传动机构组件，所述行星传动机构能够由核心轴驱动，其中，风扇能够借助于行星传动机构以比核心轴低的转速驱动。

在燃气涡轮机驱动机构的情况下，涡轮机能够是第一涡轮机，压缩机是第一压缩机并且核心轴是第一核心轴。可选地，核心驱动机构此外包括第二涡轮机、第二压缩机和第二核心轴，所述第二核心轴将第二涡轮机与第二压缩机连接；以及第二涡轮机、第二压缩机和第二核心轴如下地布置，用以比第一核心轴高的转速转动。

如在此在其他位置列举的那样，本公开能够涉及燃气涡轮机驱动机构、例如飞行工具驱动机构。这种燃气涡轮机驱动机构能够包括核心驱动机构，所述核心驱动机构包括涡轮机、燃烧器装置、压缩机和将涡轮机与压缩机连接的核心轴。这种燃气涡轮机驱动机构能够包括风扇（带有风扇叶片），所述风扇定位在核心驱动机构的上游。

燃气涡轮机驱动机构能够包括行星传动机构，所述行星传动机构经由核心轴被驱动并且所述行星传动机构的从动部如下地驱动风扇，使得所述风扇具有比核心轴低的转速。用于行星传动机构的输入能够直接由核心轴或间接地经由核心轴、例如经由正齿轮轴（Stirnwelle）和/或正齿轮来进行。核心轴能够与涡轮机和压缩机刚性地连接，从而涡轮机和压缩机以相同的转速转动（其中，风扇以较低的转速转动）。

在此所描述的和/或要求保护的燃气涡轮机驱动机构能够具有任意的适合的通常的架构。例如，燃气涡轮机驱动机构能够具有任意的期望的数量的、连接涡轮机和压缩机的轴、例如一个、两个或三个轴。仅仅示例性地，与核心轴连接的涡轮机能够是第一涡轮机，与核心轴连接的压缩机能够是第一压缩机，并且核心轴能够是第一核心轴。核心驱动机构还能够包括第二涡轮机、第二压缩机和将第二涡轮机与第二压缩机连接的第二核心轴。第二涡轮机、第二压缩机和第二核心轴能够如下地布置，即以比第一核心轴高的转速转动。

在这样的布置中，第二压缩机能够轴向定位于第一压缩机的下游。第二压缩机能够如下地布置，用以容纳（例如直接容纳，例如经由通常环形的通道）第一压缩机的流动。

行星传动机构能够如下地构造，使得其由核心轴驱动，该核心轴被配置成（例如在使用中）以最低转速转动（例如在以上的示例中的第一核心轴）。例如，行星传动机构能够如下构造，使得其仅由被配置为（例如在使用中）以最低转速转动的核心轴（例如，在以上的示例中，仅由第一核心轴而不是第二核心轴）驱动。与此备选地，行星传动机构能够如下构造，使得其由一个或多个轴（例如，在以上的示例中的第一和/或第二轴）驱动。

在此描述的和/或要求保护的燃气涡轮机驱动机构中，燃烧装置能够被设置在风扇和压缩机的轴向下游。例如，在设置有第二压缩机时，燃烧器装置能够直接处在第二压缩机的下游（例如在所述第二压缩机的输出部处）。作为另一示例，在设置有第二涡轮机时，能够将在压缩机的输出部处的流动引入给第二涡轮机的进口。燃烧器装置能够设置在涡轮机的上游。

所述压缩机或每个压缩机（例如，根据以上描述的第一压缩机和第二压缩机）能够包括任意的数量的级、例如多级。每个级能够包括成排的转子叶片和成排的定子叶片，所述定子叶片能够涉及可变的定子叶片（也就是说，迎角（Anstellwinkel）能够是可变的）。转子叶片的排和定子叶片的排能够彼此轴向地偏移。

所述涡轮机或每个涡轮机（例如，根据以上描述的第一涡轮机和第二涡轮机）能够包括任意的数量的级、例如多级。每个级能够包括成排的转子叶片和成排的定子叶片。转子叶片的排和定子叶片的排能够彼此轴向地偏移。

每个风扇叶片能够具有从在径向处于内部的由气体溢流的部位处的根部（或毂）或0％的跨度的位置延伸至具有100％的跨度的顶端的径向跨度。在毂处的风扇叶片的半径与在顶端处的风扇叶片的半径的比例能够处于小于（或在如下数量级中）：0.4、0.39、0.38、0.37、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32、0.31、0.3、0.29、0.28、0.27、0.26或0.25。在毂处的风扇叶片的半径与在顶端处的风扇叶片的半径的比例能够处在由先前句子中的两个值限制（即，所述值能够形成上或下边界）的封闭的范围内。这些比例一般能够被称为毂-顶端-比例（Nabe-Spitze-Verhältnis）。在毂处的半径和在顶端处的半径这两者均能够在叶片的前边（或轴向处于最远的前方的边）处测量。当然，毂-顶端-比例涉及风扇叶片的由气体溢流的区段，即，径向上处在每个平台外侧的区段。

风扇的半径能够在驱动机构的中线与风扇叶片的顶端之间在风扇叶片的前边处测量。风扇的直径（其通常能够是风扇的半径的两倍）能够（处于）大于（或在如下数量级中）：250cm（约100英寸）、260cm、270cm（约105英寸）、280cm（约110英寸）、290cm（约115英寸）、300cm（约120英寸）、310cm、320cm（约125英寸）、330cm（约130英寸）、340cm（约135英寸）、350cm、360cm（约140英寸）、370cm（约145英寸）、380cm（约150英寸）或390cm（约155英寸）。风扇直径能够处在由在先前句子中的值中的两个限制（即，所述值能够形成上或下边界）的封闭的范围内。

风扇的转速能够在运行中变化。通常，对于具有较大直径的风扇，转速较低。仅仅作为非限制性的示例，风扇在恒定速度条件下的转速能够小于2500转/分、例如小于2300转/分。仅仅作为另一非限制性的示例，对于具有在从250cm至300cm（例如250cm至280cm）范围内的风扇直径的驱动机构，在恒定速度条件下的风扇的转速还能够处在从1700转/分至2500转/分的范围内、例如在从1800转/分至2300转/分的范围内、例如在从1900转/分至2100转/分的范围内。仅仅作为另一非限制性示例，对于具有在从320cm至380cm范围内的风扇直径的驱动机构，在恒定速度条件下的风扇的转速能够处在从1200转/分至2000转/分的范围内、例如在从1300转/分至1800转/分的范围内、例如在从1400转/分至1600转/分的范围内。

在燃气涡轮机驱动机构的使用中，风扇（具有所属的风扇叶片）围绕转动轴线转动。该转动引起风扇叶片的顶端以速度U_顶端运动。由风扇叶片在流动处做的功引起流动的焓升高dH。风扇顶端负载能够被限定为dH/U_顶端 ²，其中，dH是跨风扇的焓升高（例如，平均1-D焓升高），并且U_顶端是风扇顶端的、例如在顶端的前边处的（平移）速度（其能够被限定为在前边缘处的风扇顶端半径乘以角速度）。在恒定速度条件下的风扇顶端负载能够（处于）多于（或在如下数量级中）：0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39或0.4（其中，在本段中的所有单位是Jkg^-1K^-1/（ms^-1）²）。风扇顶端负载能够处在由在先前句子中的值中的两个限制（即，所述值能够形成上或下边界）的封闭的范围内。

根据本公开的燃气涡轮机驱动机构能够具有任意的期望的旁路比例，其中，旁路比例被限定为在恒定速度条件下通过旁路通道的流动的质量流率与通过核心的流动的质量流率的比例。在一些布置中，旁路比例能够（处于）多于（或在如下数量级中）：10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5或17。旁路比例能够处在由在先前句子中的值中的两个限制（即，这些值能够形成上或下边界）的封闭的范围内。旁路通道能够基本上是环形的。旁路通道能够径向地处在核心驱动机构的外侧。旁路通道的径向外部的面能够由驱动机构舱和/或风扇壳体限定。

在此所描述的和/或要求保护的燃气涡轮机驱动机构的总压力比例能够被限定为风扇上游的滞止压力与在最高压压缩机的输出部处（在到燃烧器装置中的进口之前）的滞止压力的比例。作为非限制性的示例，在此所描述的和/或要求保护的燃气涡轮机驱动机构的总压力比例在恒定速度时能够（处于）多于（或在如下数量级中）：35、40、45、50、55、60、65、70、75。总压力比例能够处在由在先前句子中的值中的两个限制（即，所述值能够形成上或下边界）的封闭的范围内。

驱动机构的比推力（spezifische Schub）能够被限定为驱动机构的净推力除以穿过驱动机构的总质量流。在恒定速度条件下，在此描述的和/或要求保护的驱动机构的比推力能够（处于）小于（或在如下数量级中）：110Nkg^-1s、105Nkg^-1s、100Nkg^-1s、95Nkg^-1s、90Nkg^-1s、85Nkg^-1s或80Nkg^-1s。比推力能够处在由在先前句子中的值中的两个限制（即，所述值能够形成上或下边界）的封闭的范围内。这样的驱动机构与常规的燃气涡轮机驱动机构相比能够是特别有效的。

在此所描述的和/或要求保护的燃气涡轮机驱动机构能够具有任意的期望的最高推力。仅仅作为非限制性的示例，在此所描述的和/或要求保护的燃气涡轮机能够有能力用于产生至少如下（或在如下数量级中）的最高推力：160kN、170kN、180kN、190kN、200kN、250kN、300kN、350kN、400kN、450kN、500kN或550kN。最高推力能够处在由在先前句子中的值中的两个限制（即，所述值能够形成上或下边界）的封闭的范围内。以上所参考的推力能够是在海平面上的标准大气条件下加上15℃（环境压力101.3kPa、温度30℃）的、在静态的驱动机构的情况下的净最高推力。

在使用中，在高压涡轮机的进口处的流动的温度能够特别高。该能够被称为TET的温度能够在至燃烧装置的输出部处、例如直接在第一涡轮机叶片（所述第一涡轮机叶片又能够被称为喷嘴导引叶片）的上游测量。在恒定速度时，TET能够（处于）至少（或在如下数量级中）：1400K、1450K、1500K、1550K、1600K或1650K。在恒定速度时的TET能够处在由在先前句子中的值中的两个限制（即，所述值能够形成上或下边界）的封闭的范围内。在驱动机构的使用中，最大TET能够例如（处于）至少（或在如下数量级中）：1700K、1750K、1800K、1850K、1900K、1950K或2000K。最大TET能够处在由在先前句子中的值中的两个限制（即，所述值能够形成上或下边界）的封闭的范围内。最大TET能够例如在高推力条件下、例如在MTO条件（MTO-Maximum Take-Off thrust，最大起动推力）下发生。

在此描述的和/或要求保护的风扇叶片和/或风扇叶片的翼面区段（aerofoil）能够由任意的适合的材料或由材料构成的组合制造。例如，风扇叶片和/或翼面的至少一部分能够至少部分地由复合材料、例如金属基体复合材料和/或具有有机基体的复合材料、如例如碳纤维制造。作为另一示例，风扇叶片和/或翼面的至少一部分能够至少部分地由金属、如例如钛基金属或铝基材料（如例如铝锂合金）或钢基材料制造。风扇叶片能够包括在使用不同材料的情况下制造的至少两个区域。例如，风扇叶片能够具有前部的保护边，其在使用能够比叶片的其余部好地抵抗（例如鸟、冰或其它材料的）冲击的材料的情况下来制造。这样的前部的边能够例如在使用钛或钛基合金的情况下制造。因此，仅仅作为示例，风扇叶片能够具有带有由钛构成的前部的边缘的碳纤维或铝基体（如例如铝锂合金）。

在此所描述的和/或要求保护的风扇能够包括中间的区段，风扇叶片从该中间的区段能够例如在径向方向上延伸。风扇叶片能够以任意的期望的类型和方式安置在中间的区段处。例如，每个风扇叶片能够包括固定装置，其能够与在毂（或盘）中的相应的缝口到达接合中。仅仅作为示例，这样的固定装置能够以燕尾（Schwalbenschwanzes）为形式存在，该燕尾能够为了将风扇叶片固定在毂/盘处而插入到在毂/盘中的相应的缝口中和/或能够与其置于接合中。作为另一示例，风扇叶片能够与中间的区段整体地构造。这样的布置能够被称为叶盘或叶环（Bling）。任意的适合的方法能够用于制造这样的叶盘或这样的叶环。例如，风扇叶片的至少一部分能够由块（Block）机加工和/或风扇叶片的至少一部分能够通过焊接（如例如线性摩擦焊接）安置在毂/盘处。

在此描述的和/或要求保护的燃气涡轮机驱动机构能够或能够不设有VAN（Variable Area Nozzle，带有可变的横截面的喷嘴）。这样的带有可变的横截面的喷嘴能够在运行中允许旁路通道的输出部横截面发生变化。本公开的通常原理能够适用于具有或没有VAN的驱动机构。

在此所描述的和/或要求保护的燃气涡轮机的风扇能够具有任意的期望的数量的风扇叶片、例如16、18、20或22个风扇叶片。

根据在此进行的应用，恒定速度条件能够意指燃气涡轮机驱动机构安置在其处的飞机的恒定速度条件。这样的恒定速度条件能够常规地被限定为在飞行的中间部分期间的条件，例如，飞机和/或驱动机构在（就时间和/或距离而言）爬升飞行的结束与下降飞行的开始之间所经受的条件。

仅仅作为示例，在恒定速度条件下的前进速度能够处在从马赫0.7至0.9的范围内的任意的点、例如0.75至0.85、例如0.76至0.84、例如0.77至0.83、例如0.78至0.82、例如0.79至0.81、例如在马赫0.8的数量级中、在马赫0.85的数量级中或在从0.8至0.85的范围内。在这些范围内的任意的速度能够是恒定速度条件。对于一些飞机而言，恒定速度条件能够处在这些范围之外、例如低于马赫0.7或高于马赫0.9。

仅仅作为示例，恒定速度条件能够相应于在如下的海拔处的标准大气条件，所述海拔处在从10000m至15000m的范围内、例如在从10000m至12000m的范围内、例如在从10400m至11600m（约38000英尺）的范围内、例如在从10500m至11500m的范围内、例如在从10600m至11400m的范围内、例如在从10700m（约35000英尺）至11300m的范围内、例如在从10800m至11200m的范围内、例如在从10900m至11100m的范围内、例如在11000m的数量级中。恒定速度条件能够相应于在这些范围内的任意的给定海拔处的标准大气条件。

仅仅作为示例，恒定速度条件能够相应于如下内容：0.8的前进马赫数；23000Pa的压力以及-55℃的温度。

由此如其在此从头至尾所使用的那样，“恒定速度”或“恒定速度条件”能够意指空气动力学的设计点。这样的空气动力学的设计点（或ADP，Aerodynamic Design Point）能够相应于风扇运行针对其进行设计的条件（其中例如有马赫数、环境条件和推力要求）。这能够例如意指其中风扇（或燃气涡轮机驱动机构）根据设计具有最佳效率的条件。

在运行中，在此描述的和/或要求保护的燃气涡轮机驱动机构能够在在此在其他位置处限定的恒定速度条件下运行。这样的恒定速度条件能够由飞机的恒定速度条件（例如在飞行的中间部分期间的条件）确定，在所述飞机处能够固定有至少一个（例如2个或4个）燃气涡轮机驱动机构以用于提供推进力。

根据一方面提供用于制造用于燃气涡轮机驱动机构的传动机构组件、尤其根据任意的此中描述的设计方案的传动机构组件的方法。方法包括如下步骤（可选地，但非强制性地以这种顺序）：提供带有至少一个空心轮和至少一个行星轮的行星传动机构，所述行星轮在空心轮处滚压时施加到其上沿力矢量的方向的力；以及将用于将所述至少一个空心轮固定在其它的结构处的保持机构如下地装配在所述至少一个空心轮处，使得保持机构的第一区段沿轴向的方向在力矢量和/或其直的延长部的一侧上延伸，并且保持机构的第二区段沿轴向的方向在力矢量和/或其直的延长部的另一侧上延伸。

可选地，方法此外包括如下步骤：在优化程序中求得第一和第二区段的几何结构、尤其材料厚度和/或材料性质。在此，能够例如预设在空心轮与其它的结构之间的位置和间距和/或作用到所述至少一个行星轮上的转矩。

可选地，优化程序包括FEM算法。这实现特别有效的计算和精密的结果。

在一种设计方案中，优化程序迭代地进行。

对于本领域技术人员可理解的是，关于上述方面中的一个描述的特征或参数能够应用在任意的其它的方面中，只要它们没有互相排除。此外，在此描述的任意的特征或任意的参数能够应用在任意的方面中和/或与在此描述的任意的其它的特征或参数组合，只要它们没有互相排除。

附图说明

现在，参考图示例性地描述实施方式，在图中：

图1示出燃气涡轮机驱动机构的侧剖切视图；

图2示出带有传动机构组件的燃气涡轮机驱动机构的上游的区段的侧剖切大视图，所述传动机构组件带有行星传动机构；

图3示出燃气涡轮机驱动机构的带有空心轮、多个行星轮和太阳轮的行星传动机构；

图4示出保持机构和行星传动机构的空心轮的剖切视图；

图5示出根据图4的保持机构由于通过行星轮的力作用所引起的变形；

图6A和6B示出行星传动机构的空心轮的开齿部的视图；以及

图7示出用于制造传动机构组件的方法。

附图标记列表

9 主转动轴线和空心轮的中间轴线

10 燃气涡轮机驱动机构

11 核心驱动机构

12 空气进口

14 低压压缩机

15 高压压缩机

16 燃烧机构

17 高压涡轮机

18 旁路推进喷嘴

19 低压涡轮机

20 核心推进喷嘴

21 驱动机构舱

22 旁路通道

23 风扇

24 静止的支撑结构

26 轴

27 连接轴

28 太阳轮

30 行星传动机构

32 行星轮

34 行星架

34a 支承销

34b 前部的行星架板

34c 后部的行星架板

35 球形帽支承件

36 连杆

38 空心轮

40、40' 保持机构

40a 第一区段

40b 第二区段

40c 环状区段

A 核心空气流

B 旁路空气流

K 力矢量

M 中间平面

P 点

S、S0-S2 交点

T1、T2 保持机构的部件

X、Y 间距。

具体实施方式

图1示出具有主转动轴线9的燃气涡轮机驱动机构10。燃气涡轮机驱动机构10包括空气进口12和生成两股空气流（核心空气流A和旁路空气流B）的风扇23。燃气涡轮机驱动机构10包括容纳核心空气流A的核心11。核心驱动机构11以轴向流动顺序包括低压压缩机14、高压压缩机15、燃烧机构16、高压涡轮机17、低压涡轮机19和核心推进喷嘴20。驱动机构舱21围绕燃气涡轮机驱动机构10并且限定了旁路通道22和旁路推进喷嘴18。旁路空气流B流过旁路通道22。风扇23经由轴26和周转行星传动机构30安置在低压涡轮机19处并由所述低压涡轮机19驱动。

在运行中，核心空气流A由低压压缩机14加速和压缩，并被导引到高压压缩机15中，在所述高压压缩机15中进行进一步压缩。从高压压缩机15排放的压缩空气被导引到燃烧机构16中，在所述燃烧机构16中压缩空气与燃料混合并且混合物被燃烧。然后，所产生的热的燃烧产物在其为了提供一定的推进力而通过喷嘴20被排放之前扩散通过高压和低压涡轮机17、19并由此驱动所述高压和低压涡轮机17、19。高压涡轮机17通过适合的连接轴27驱动高压压缩机15。风扇23通常提供推进力的主要部分。周转行星传动机构30是减速传动机构。

注意的是，概念“低压涡轮机”和“低压压缩机”（如同其在此所使用的那样）可被理解成其意指具有最低压力的涡轮机级或具有最低压力的压缩机级（即，其不包括风扇23）和/或通过在驱动机构中的具有最低转速的连接轴26彼此连接的涡轮机和压缩机级（即，其不包括驱动风扇23的传动机构输出轴）。在一些文献中，在此所参考的“低压涡轮机”和“低压压缩机”可以与此备选地作为“中压涡轮机”和“中压压缩机”被熟知。在使用这样的备选术语的情况下，风扇23可被称为第一压缩级或具有最低压力的压缩级。

燃气涡轮机驱动机构10及其构件的几何结构由传统的坐标轴系统限定，所述坐标轴系统包括与转动轴线9对齐的轴向方向、在图1中沿着从下向上的方向的径向方向和垂直于图1中的视图的周缘方向。轴向、径向和周缘方向（切向方向）彼此垂直走向。

用于传动机构-风扇-燃气涡轮机驱动机构10的示例性的布置在图2中示出。低压涡轮机19（见图1）驱动轴26，轴26与周转行星传动机构30的（或通常行星齿轮传动机构（Umlaufrädergetriebes）的）太阳轮28耦联。通过行星架34彼此耦联的多个行星轮32位于太阳轮28的径向外部并且与其啮合。行星架34如下引导行星轮32，使得其同步地围绕太阳轮28环行，而所述行星架34实现每个行星轮32能够绕其自身的轴线转动。

行星架34在此包括支承销34a，所述支承销通过前部的行星架板34b和后部的行星架板34c围住。行星架34借助于球形帽支承件35和被容纳在其中的球状的支承单元（用于平衡翻转运动）与连杆36连接。行星架34经由连杆36与风扇23如下地耦联，即驱动其绕驱动机构轴线9转动。连杆36由此构造用于传递转矩。

外部轮或空心轮38位于行星轮32的径向外部并且与其啮合。在此，行星传动机构30包括两个空心轮38。这两个空心轮38中的每个位于行星轮32的径向外部并且与其啮合，在此与各个行星轮32的两个轴向地间隔开的、开齿的（verzahnten）区段啮合。

这两个空心轮38沿轴向的方向彼此间隔开。空心轮38经由保持机构40抗转动地与燃气涡轮机驱动机构10的其它结构、即静止的支撑结构24耦联。静止的支撑结构24例如固定地与驱动机构舱21连接。保持机构40用作空心轮支架。

行星传动机构30和保持机构40共同形成传动机构组件。

保持机构40例如环形构造并且在空心轮38的相应的外周缘处围绕空心轮38。通过保持机构40的这种设计方案使得空心轮38沿周缘方向绕主转动轴线9不能够（或仅仅能够可忽略地）运动，也就是说如已经提到的那样抗转动地装配在静止的支撑结构24处。关于径向的和/或轴向的方向，保持机构40提供了空心轮38的柔性的悬挂（Aufhängung）。由此，空心轮38能够通过作用的力相对于静止的支撑结构24径向地和/或轴向地运动。空心轮38相对于静止的支撑结构24沿径向的和/或轴向的方向能够比沿周缘方向显著强地运动。由此能够截获在燃气涡轮机驱动机构10的运行中的例如由于各个结构部件的负荷变化或热膨胀或收缩所引起的负载。行星传动机构30通过保持机构40脱离负荷（Lastenentkoppelt）。

行星传动机构30倾斜开齿。在此，这两个空心轮38（以及行星轮32的相应地分别与其啮合的区段）沿相反的方向倾斜开齿。在此，齿如下地取向，使得其在燃气涡轮机驱动机构10的运行中在滚压（Abrollens）期间首先轴向地处于内部地触碰并且齿接触部轴向地向外走向（没有朝彼此）。由此能够以简单的方式引开润滑油。

如按照图2所表明的那样，保持机构40在此实施成两件式。在这两个部件T1、T2中的每个处在此装配有这两个空心轮38中的一个。为此，在空心轮38中的每个处构造有在外部环绕的法兰，其固定在保持机构40的部件T1、T2的法兰处，具体地与其进行旋拧。保持机构40的这两个部件T1、T2在所示出的示例中结构相同地构造（并且彼此镜像相反地布置）。保持机构40的这两个部件T1、T2借助于彼此贴靠的法兰装配在静止的支撑结构24的法兰处，具体地与其进行旋拧

在燃气涡轮机驱动机构10的运行中，行星轮32施加力到空心轮38上，所述力基于倾斜的开齿部而具有轴向的分量。由此得出的力矢量K的方向在图2中以虚线箭头表明并且沿轴向的方向彼此离开地指向。按照图2能够看出的是，保持机构40的这两个部件中的每个具有：（第一）区段，其（在包括相应的空心轮38的中间轴线的横截面平面中）沿轴向的方向（关于空心轮38的中间轴线，其在此与主转动轴线9相一致）布置在力矢量K或其直的延长部的一侧上；和第二区段，其沿轴向的方向布置在力矢量K或其直的延长部的另一侧上。这种构造方案允许空心轮38的特别经平衡的支承。

行星传动机构30在图3中示例性地更精确地示出。太阳轮28、行星轮32和空心轮38在其周缘处分别包括齿，以便实现与其它齿轮的啮合。然而，为了概览性起见，齿的仅仅示例性的区段在图3中示出。尽管示出三个行星轮32，对于本领域技术人员而言显而易见的是，在要求保护的本发明的保护范围之内也能够设置有其它数量的行星轮32、例如四个行星轮。周转行星传动机构30的应用通常包括至少三个行星轮32。

行星轮32到空心轮38上的力矢量K也在图3中示出。由于倾斜的开齿的几何结构、尤其有限的倾斜角度β和接合角度α（尤其参见图6A和6B），力矢量K具有径向的分量、轴向的分量和沿周缘方向的分量。力矢量K的方向无关于转矩的数值。

图4示出根据源自图3的横截面A-A的视图，其中，仅仅示出空心轮和保持机构40'（具体地保持机构40'的两个部件中的一个）。

根据图2的传动机构组件能够可选地包括根据图4的保持机构40'。

图4示出行星轮32到空心轮38上的力矢量K在到（含有中间轴线的）横截面平面上的投影中，也就是说具有径向的和轴向的力分量，没有切向分量。

根据图4的保持机构40'包括（在横截面平面中）沿轴向的方向在力矢量K和/或其直线的延长部的一侧上延伸的第一区段40a和沿轴向的方向在力矢量K和/或其直线的延长部的另一侧上延伸的第二区段40b。行星轮32的力作用到空心轮38的点P上，所述点沿轴向的方向在中间布置在空心轮38处。在点P处，相应的行星轮32与空心轮38处于接合中。在此，总的、从行星轮32在一位置中作用到空心轮38上的力的合力被称为力矢量K。合成的力矢量K由此沿轴向的方向在中间作用到空心轮38上。

具体地，第一区段40a在空心轮38的（通过相应于主转动轴线9的中间轴线和半径撑开的）横截面中布置在投影到横截面上的力矢量K的（或其直的延长部的）一侧上，而第二区段40b布置在力矢量K的（或其直的延长部的）另一侧上。

投影到横截面上的力矢量K（或其延长部）与保持机构40'在交点S中相交。如果行星轮32在空心轮38的整个内部的周缘处滚压，则一起运转的力矢量K的交点S描绘了一个环。保持机构40'的第一区段40a在交点S（和相应的环）的一个侧上延伸。第二区段40b在其另一侧上延伸。

保持机构40'的环状区段40c包围空心轮38并且固定地与其连接。

第一和第二区段40a、40b关于空心轮38的中间轴线至少区段方式地倾斜构造。第一和第二区段40a、40b基本上在空心轮38的整个的宽度上沿轴向的方向延伸。保持机构40'沿轴向的方向在空心轮38的一个侧处能够装配在静止的结构处并且第一区段40a沿轴向的方向在另一侧处毗邻空心轮38。保持机构40'由此至少几乎搭接空心轮38。

第一区段40a（在沿着空心轮38的中间轴线的横截面中）在其一个端部处与环状区段40c连接（可选地与其构造成单件式，与此备选地装配在其处，例如经由彼此贴靠的法兰）。在其另一端部处，第一区段40a与第二区段40b的端部连接（又可选地与其构造成单件式，与此备选地装配在其处）。第二区段40b在其另一端部处与静止的支撑结构24连接（同样可选地与其构造成单件式，与此备选地装配在其处）。换言之，空心轮38能够尤其经由第一区段40a和第二区段40b（以这种顺序）与静止的支撑结构24连接。可选地，保持机构40（带有环状区段40c、第一和第二区段40a、40b）的整个部分构造成单件式。

第一区段40a和第二区段40b是柔性的（可选地还有环状区段40c、尤其沿径向的方向，这能够改善在行星轮32之间的负荷分配）。

设置成，第一和第二区段40a、40b具有扭转刚度K1、K2，其比例为1.0+/-0.2、尤其为1.0+/-0.1、尤其1.0+/-0.05（备选地，第一和第二区段40a、40b具有带有这种比例的径向的刚度）。在所示出的示例中，比例为1.0。由此能够实现，尽管有倾斜的开齿部，行星轮32的力仍然不导致空心轮38的翻转，而是所述空心轮仅仅径向向外挤。空心轮水平地得到保持。在其它的申请人由实践已知的保持机构中，移位相应于力矢量的角度地由径向的和轴向的分量组成。通过尤其绕与空心轮38的半径和与空心轮38的中间轴线垂直的轴线的相同的或基本上相同的扭转刚度，这两个区段的弹性的旋转（在图4中借助于箭头表示）互相平衡。翻转角度φ消失或可忽略地小（尤其与负荷无关）。由此，齿应力能够减少并且能够实现提高的牢固性和可靠性。

交点S在此在保持机构40'的（沿轴向的方向看）左边的或右边的外部的边之间布置。交点沿轴向的方向与左边的边以间距X间隔开，与右边的边以间距Y间隔开。间距X（相对于左边的外部的边）小于间距Y（相对于右边的外部的边）。

在图4中此外画入了多个另外的可行的交点S0、S1和S2，所述交点能够在不一样构造的开齿部的情况下产生。在此，交点S0相应于在直的开齿部的情况下的交点，因此，交点S0处于与点P相同的轴向的平面中。

交点S1在（强烈）倾斜的开齿部的情况下产生并且不是布置在保持机构40'的外部的边之间，而是在左边的边之前。交点S1与右边的边的间距由此大于这两个外部的边彼此的间距。保持机构在这种情况下会如下成形，使得第一和第二区段40a、40b延伸直到所述交点S1。

交点S2在带有向内（朝第二空心轮38）指向的力矢量的倾斜的开齿部的情况下产生。开齿部、尤其倾斜角度如下地构造，并且保持机构如下地设计，使得交点S2处于中间平面M中。中间平面M在中间（沿轴向的方向）布置在这两个空心轮38之间并且垂直于中间轴线9地延伸。

图5示意性地示出，保持机构40的第一区段40a和第二区段40b如何由于通过行星轮32施加的力（弹性地）变形。通过第一和第二区段40a、40b的相同的扭转刚度使得环状区段40c在横截面中平行位移，而没有翻转。

第一区段40a和第二区段40b在横截面中（在半径和中间轴线的平面中）在此具有不同的长度。为了实现相同的扭转刚度，区段中的一个（即较短的第一区段40a）能够例如由相比于区段中的另一个软的材料构成、构造有削弱部和/或较低的材料厚度。在此，第一区段40a具有比第二区段40b低的材料厚度（参见图4）。

扭转刚度例如能够如下地测量，即使得相应的区段40a、40b的背离另一区段40a、40b的端部固定保持，将转矩施加到交点S上并且求得偏移。这能够可选地以保持机构40'的径向地切出的段（Stück）来进行。

可选地，一个或多个通孔构造在第一和/或第二区段40a、40b中，以便让润滑油经过。

图7示出用于制造传动机构组件、尤其如在上面描述的那样的传动机构组件的方法。步骤能够、但不必以在下面说明的顺序执行。

在步骤S1中提供带有两个空心轮38和多个行星轮32的行星传动机构30，其中，行星轮32于在空心轮38处滚压时将相应沿力矢量K的方向的力施加到每个空心轮上。力矢量K在此呈现为如下的力的合力，相应的行星轮32在一个位置中施加所述力到相应的空心轮38上。

在步骤S2中，求得保持机构40、40'的相应第一和第二区段40a、40b的几何结构（尤其材料厚度）和/或材料性质（尤其材料选择、例如钢）以用于在优化程序中将空心轮38固定在静止的支撑结构24处。为此，所提到的参数中的一个或多个随着如下目标变化，即为第一和第二区段40a、40b实现尽可能相同的扭转刚度。

在此，第一和第二区段40a、40b如下界定，使得其沿轴向的方向处于（环绕的）力矢量K的对置的侧上。关于径向的横截面，第一和第二区段40a、40b通过由力矢量K的轴向分量和径向分量形成的矢量及其直线的延长部的沿轴向的方向对置的侧界定。

如果行星轮32在空心轮38的内周缘处滚压一次，那么一起运转的力矢量K及其直线的延长部（对于每空心轮38）描绘了一种锥体、具体地直的圆锥体。所述锥体描绘了在第一区段40a与第二区段40b之间的过渡。

可选地，优化程序包括FEM算法和/或迭代地进行。

在步骤S3中，保持机构40、40'根据所求得的几何结构构造。

在步骤S4中，保持机构40、40'装配在空心轮38处、也即如下地装配，使得（对于每空心轮38）保持机构40、40'的相应的第一和第二区段40a、40b沿轴向的方向、尤其仅仅沿轴向的方向布置在力矢量K和/或其直的延长部的对置的侧上。传动机构组件能够装配在燃气涡轮机驱动机构（例如根据图1的燃气涡轮机驱动机构）处。

在图2和3中示例性示出的周转行星传动机构30是如下的行星传动机构，在其中行星架34经由连杆36与输出轴耦联，其中，空心轮38是固定的。然而，能够使用任意的其它的合适的类型的行星传动机构30。作为另外的示例，行星传动机构30能够是星形组件（Sternanordnung），在所述星形组件中，行星架34固定地保持，其中，允许空心轮（或外部轮）38转动。在这一个组件的情况下，风扇23由空心轮38驱动。作为另外的备选的示例，传动机构30能够是差速传动机构，在其中允许不仅空心轮38而且行星架34转动。

理解的是，在图2和3中所示出的组件仅是示例性的，且各种备选方案均处在本公开的保护范围内。仅仅示例性地，任何适合的组件都能够用于将行星传动机构30定位在燃气涡轮机驱动机构10中和/或用于将行星传动机构30与燃气涡轮机驱动机构10连接。作为另外的示例，在传动机构30与燃气涡轮机驱动机构10的其它部件（如例如输入轴26、输出轴和/或静止的结构24）之间的连接件（Verbindungen）（例如在图2的示例中的连杆36）能够具有一定的程度的刚度或柔性。作为另外的示例，可以使用在燃气涡轮机驱动机构10的旋转与静止部件之间（例如在行星传动机构的输入和输出轴与固定结构、如例如传动机构壳体之间）的支承件的任何适合的布置，并且本公开不限于图2的示例性的组件。相应地，本公开扩展到具有传动机构类型（例如星形或周转行星式）、支撑结构、输入和输出轴组件以及支承定位的任何组件的驱动机构、尤其燃气涡轮机驱动机构上。

可选地，行星传动机构30能够驱动副和/或备选的构件（例如中压压缩机和/或后压缩机）。

其它的本公开能够应用于其中的燃气涡轮机驱动机构能够具有备选的配置。例如，这种驱动机构能够具有备选的数量的压缩机和/或涡轮机和/或备选的数量的连接轴。作为另一示例，在图1中示出的燃气涡轮机驱动机构具有分配流喷嘴20、22，这意味着，通过旁路通道22的流具有其自身的喷嘴，其与驱动机构核心喷嘴20分离并且相对于所述驱动机构核心喷嘴径向地在外。然而，这不是限制性的并且本公开的任意的方面也能够适用于如下的驱动机构，在所述驱动机构中，通过旁路通道22的流和通过核心11的流在唯一的喷嘴之前（或上游）混合或组合，所述唯一的喷嘴能够被称为混合流喷嘴。一个或两个喷嘴（不管是混合还是分配流）能够具有固定的或可变的区域。虽然所描述的示例涉及涡轮风扇驱动机构，但是本公开例如能够在任意的类型的燃气涡轮机驱动机构中、如例如在开式转子驱动机构（Open-Rotor-Triebwerk）（在所述开式转子驱动机构中，风扇级没有由驱动机构舱包围）或涡轮螺旋桨驱动机构（Turboprop-Triebwerk）中得到应用。

理解的是，本发明不限于在上面描述的实施方式并且不同的改型方案和改善方案能够实行，而没有与在此描述的构思有所偏离。特征中的任意的特征能够分离地或与任意的其它的特征组合地使用，只要其没有互相排除，并且本公开扩展到一个或多个在此描述的特征的所有的组合和子组合上，并且包括这些组合和子组合。

Claims (15)

1.用于燃气涡轮机驱动机构（10）的传动机构组件，包括：

-行星传动机构（30），带有至少一个空心轮（38）和至少一个行星轮（32），所述行星轮在所述空心轮（38）处滚压时施加到所述空心轮上沿力矢量（K）的方向的力；以及

-保持机构（40、40'）用于将所述至少一个空心轮（38）固定在其它的结构（24）处，带有沿轴向的方向在所述力矢量（K）和/或其直的延长部的一侧上延伸的第一区段（40a），以及带有沿轴向的方向在所述力矢量（K）和/或其直的延长部的另一侧上延伸的第二区段（40b）。

2.根据权利要求1所述的传动机构组件，其中，所述第一和所述第二区段（40a、40b）分别具有扭转刚度（K1、K2），其中，所述扭转刚度的比例为1.0+/-0.1、尤其1.0+/-0.05。

3.根据权利要求1或2所述的传动机构组件，其中，所述第一区段（40a）将所述至少一个空心轮（38）与所述第二区段（40b）连接并且经由所述第二区段（40b）与所述其它的结构（24）连接或能够连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的传动机构组件，其中，所述行星传动机构（30）具有倾斜开齿部、尤其双重的倾斜开齿部。

5.根据权利要求4所述的传动机构组件，其中，所述行星传动机构（30）具有两个空心轮（38）并且如下地双重地倾斜开齿，使得在所述至少一个行星轮（32）在所述空心轮（38）处滚压时的轴向力彼此离开地指向。

6.根据前述权利要求中任一项所述的传动机构组件，其中，所述保持机构（40、40'）提供所述空心轮（38）的柔性的悬挂。

7.根据前述权利要求中任一项所述的传动机构组件，其中，所述第一和所述第二区段（40a、40b）彼此构造成单件式。

8.根据前述权利要求中任一项所述的传动机构组件，其中，所述第一和所述第二区段（40a、40b）具有不同的材料厚度。

9.驱动机构，尤其用于飞机，包括：

-核心轴（26）；

-带有多个风扇叶片的风扇（23）；以及

-至少一个根据前述权利要求中任一项所述的传动机构组件，带有行星传动机构（30），所述行星传动机构能够由所述核心轴（26）驱动，其中，所述风扇（23）能够借助于所述行星传动机构（30）以比所述核心轴（26）低的转速驱动。

10.用于飞机的燃气涡轮机驱动机构（10），包括：

-核心驱动机构（11），所述核心驱动机构包括涡轮机（19）、压缩机（14）和将所述涡轮机与所述压缩机连接的核心轴（26）；

-风扇（23），所述风扇定位在所述核心驱动机构（11）的上游，其中，所述风扇（23）包括多个风扇叶片；以及

-至少一个根据前述权利要求中任一项所述的传动机构组件，带有行星传动机构（30），所述行星传动机构能够由所述核心轴（26）驱动，其中，所述风扇（23）能够借助于所述行星传动机构（30）以比所述核心轴（26）低的转速驱动。

11.根据权利要求10所述的燃气涡轮机驱动机构（10），其中：

-所述涡轮机是第一涡轮机（19），所述压缩机是第一压缩机（14）并且所述核心轴是第一核心轴（26）；

-所述核心驱动机构（11）此外包括第二涡轮机（17）、第二压缩机（15）和第二核心轴（27），所述第二核心轴将所述第二涡轮机与所述第二压缩机连接；并且

-所述第二涡轮机、所述第二压缩机和所述第二核心轴如下地布置，用以以比所述第一核心轴高的转速转动。

12.用于制造尤其根据权利要求1至8中任一项所述的传动机构组件的方法，包括如下步骤：

-提供（S1）带有至少一个空心轮（38）和至少一个行星轮（32）的行星传动机构（30），所述行星轮在所述空心轮（38）处滚压时施加到所述空心轮上沿力矢量（K）的方向的力；以及

-将用于将所述至少一个空心轮（38）固定在其它的结构（24）处的保持机构（40、40'）如下地装配（S4）在所述至少一个空心轮（38）处，使得所述保持机构（40、40'）的第一区段（40a）沿轴向的方向在所述力矢量（K）和/或其直的延长部的一侧上延伸，并且所述保持机构（40、40'）的第二区段（40b）沿轴向的方向在所述力矢量（K）和/或其直的延长部的另一侧上延伸。

13.根据权利要求12所述的方法，此外包括如下步骤：

-在优化程序中求得（S2）所述保持机构（40、40'）的第一和第二区段（40a、40b）的几何结构和/或材料性质。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述优化程序包括FEM算法。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述优化程序迭代地进行。

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