CN111512071B - 用于周转减速器的行星架 - Google Patents

Abstract

一种用于周转减速器的行星架(18)，该行星架包括具有纵向轴线A的扭矩传递构件(24)和环形保持架(26)，该环形保持架围绕轴线A延伸并连接到构件(24)的纵向端部，所述保持架(26)包括两个侧面(28，30)和座部(36)，该两个侧面相对于轴线A基本上径向延伸并通过桥接件(32)连接，该座部在侧面(28，30)之间轴向延伸并旨在支撑能围绕座部旋转地安装的行星齿轮，其特征在于，所述桥接件包括基本上呈X形状的彼此交叉的杆(33，34)，并且杆的位于所述构件侧上的端部通过环形件(50)连接到所述构件，该环形件围绕所述轴线A延伸，并且包括连续的内环形通道。

Description

用于周转减速器的行星架

技术领域

本发明涉及用于特别是飞行器涡轮机的周转减速器的行星架。

背景技术

现有技术包括文献EP-A1-2 677 209、EP-A1-1 186 804、US-A1-2005/192152和CN-U-201 747 802。

机械减速器的目的是改变机构的输入轴和输出轴之间的速度和/或扭矩比。

典型地，双流涡轮机，特别是具有高涵道比的双流涡轮机具有机械周转减速器10(参见图1)，以驱动风扇(未示出)的轴12。周转减速器10的目的通常是将动力涡轮14的轴的所谓的快速转速转换成用于驱动风扇的轴12的较慢的转速。

以传统的方式，周转减速器10包括(相对于涡轮机的、特别是在动力涡轮14的轴旋转时所围绕的纵向轴线A)：

-齿轮形式的太阳小齿轮16，该太阳小齿轮例如通过花键连接与涡轮轴14组装在一起。该太阳小齿轮16沿一个旋转方向旋转，同时驱动减速器10，

-行星架18，该行星架18通过轴承承载行星齿轮20，以围绕平行于纵向轴线A的轴线Y旋转，行星齿轮20由围绕太阳小齿轮16啮合的齿轮形成，并且行星架18可通过轴承或滚动轴承附接到定子。此外，行星架围绕轴线A旋转，

-外齿圈22，该外齿圈与行星齿轮20啮合并且可相对于涡轮机的结构(定子)保持固定。

特别地，行星架18是减速器10的主要部件之一，其支撑轴承轴以及行星齿轮20。该行星架18的功能特别是确保周转减速器10的行星齿轮20处于良好的支撑条件下并使这些行星齿轮20围绕轴线A旋转。关于行星架18的主要要求之一是即使重载荷的行星架18发生了变形也能保持行星齿轮20被对准，并且还确保行星齿轮20在极限载荷下也不会损坏。行星齿轮20的未对准尤其会导致齿轮和减速器10的过早磨损。

行星架18传统地由钢、钛或其他重金属合金制成，并因此较重。行星架有几个可以改进的方面，诸如行星齿轮的轴承轴的未对准、抗应力性、质量、制造复杂性等。未对准标准被认为是最重要的，这是因为它会影响减速器的可靠性、使用寿命和效率。

因此，本专利申请的目的是提出一种如下的行星架，该行星架能够支撑所施加的载荷，同时保持行星齿轮对准并保持尽可能轻。

在文献FR-A1-3 011 901中，申请人提出了一种具有保持架7的减速器行星架5，该保持架的侧面9、10通过直的桥接件16，即与减速器的纵向轴线A对准的桥接件16连接。扭矩输出构件8侧的侧面9可以被成形为减少行星齿轮的轴处的未对准的发生。然而，由于凹部不容易接近并且非常深而使得该架构的构造是复杂的。

改进这种情况的解决方案将是使用如下的行星架，其中保持架的侧面通过由彼此交叉的杆形成的桥接件连接。这将有助于行星架的制造并使行星架更轻，但是将不足以减少行星齿轮的轴的未对准。

因此，本发明提供了针对该问题的解决方案。

发明内容

为此，本发明提供了一种用于周转减速器的行星架，该行星架包括具有纵向轴线A的扭矩传递构件和环形保持架，该环形保持架围绕轴线A延伸并连接到该构件的纵向端部，所述保持架包括两个侧面和座部，该两个侧面相对于轴线A基本上径向延伸并通过桥接件连接，该座部在侧面之间轴向延伸并旨在支撑能围绕座部旋转地安装的行星齿轮，其特征在于，所述桥接件包括基本上呈X形状的彼此交叉的杆，并且所述杆的位于所述构件侧上的端部通过环形件连接到所述构件，所述环形件围绕所述轴线A延伸，并且包括相对于所述轴线A径向向内开口的连续环形通道。

本发明代表了现有技术之间的折衷，并使得可以从其优点中受益而不具有其缺点。呈X形状的桥接件可为行星架的制造和维护提供更好的可接近性。实际上，由于保持架的架构相对于现有技术的行星架更加开放，因此，这允许例如从保持架外部进行铣削操作，并有助于内窥镜控制。

保持架的连续环形通道进一步减小了部件中的应力和行星齿轮相对于轴线A的未对准，该连续环形通道将保持架与传动构件“隔离”，从而限制了应力从保持架到传动构件的传递，特别是相对于扭矩的传递，并且使得保持架能够旋转对称，以降低其对离心力的敏感性。这种对称性使得可以减少在离心场的存在下行星齿轮的轴承轴的未对准。这些特征可以使行星架具有平衡的刚性。

根据本发明的行星架可以包括以下被单独采用或彼此结合地采用的特征中的一个或多个：

-每个桥接件包括至少两个彼此交叉的杆，

-每个桥接件的两个杆在靠近侧面中的一个的区域中交叉或有利地在侧面之间的中间交叉；该位置降低了桥接件的应力，

-所述环形件的轴向半截面基本上为U形，并且包括两个基本上同轴且平行的环形壁，所述环形壁在其外周处通过基本上圆柱形的壁连接；该U形限定出所述凹槽；这种所谓的“平衡刚度”形状使得可以减少从行星齿轮的轴上看到的未对准，

-所述环形壁中的第一环形壁形成所述侧面中的一个，并且所述环形壁中的另一个连接到所述构件。因此，保持架的侧面与减速器的传动部件隔离开，

-所述圆柱形壁包括环形排的通孔；这些孔使得可以排出油，并防止由于行星架的旋转而因离心作用滞留的油形成不平衡，

-所述圆柱形壁包括环形平衡珠状部，该环形平衡珠状部突出地形成在该圆柱形壁的外圆柱形表面上；这有利于通过加工该珠状部来纠正行星架的不平衡，

-所述外圆柱形表面是具有所述圆柱形壁的最大直径的外圆柱形表面；这样就可以在尽可能少地去除材料的情况下纠正不平衡，

-所述环形件的内直径基本上等于所述构件的内孔的内直径，或者所述环形壁的内直径基本上等于所述孔的内直径，

-所述环形件的外直径基本上等于所述桥接件的最大外直径，

-每个所述桥接件在其杆之间限定出相对于彼此头尾相对布置的两个三角形或梯形空间，所述空间中的第一空间位于所述环形件一侧上，并且包括由所述环形件限定出的基部，并且所述空间中的第二空间位于相对侧上，并且包括轴向地朝向该侧敞开的基部，

-所述第二空间与第一凹口连通，该第一凹口设置在与所述构件相对的侧面的外周上，所述第一凹口具有大致的V形，该V形的尖端径向地朝向轴线定向并且朝向基本上呈V形的第二凹口的尖端定向，该第二凹口以头尾相对的方式布置在同一侧面的内周，

-桥接件的径向厚度轴向地变化，并且在它们与所述侧面的连接处最大。

本发明还涉及一种包括如上所述的行星架的周转减速器。本发明还涉及一种涡轮机，特别是飞行器涡轮机，该涡轮机包括如上所述的周转减速器。

附图说明

当参照附图阅读以下对本发明示例的详细描述时，本发明的其他特征和优点将显现，这些附图分别表示：

-图1是常规周转减速器的示意性透视图和横截面图，

-图2是根据本发明的行星架的示意性透视图，

-图3是图2中的行星架的轴向截面的局部示意图，并且示出了尺寸，

-图4a和图4b是图2的行星架的保持架的一个侧面的局部正视示意图，

-图5a至图5c是图2中行星架的保持架的示意性侧视图，并示出了其他尺寸，

-图6a和图6b是在转动之后和在特别是为生产桥接件而进行的机械加工之前获得的行星架的示意性横截面图，并且示出了其他尺寸，以及

-图7a和图7b是与图3和图4相似的视图，并且示出了其他尺寸。

具体实施方式

如上所述，图1示出了周转减速器10的总体结构。在周转减速器10的运行期间，通过减速器10传递的扭矩很高，这可能导致行星架18变形并导致行星齿轮20的轴未对准。此外，离心力还可引起行星架20变形，这又可导致行星齿轮20的未对准。如上所述，重要的是，尽管行星架18在运行期间遭受了变形，但行星架18还是能保持行星齿轮20的正确定位。

如图2所示，根据本发明的行星架18沿轴线A延伸，并且包括两个部分：具有纵向轴线A的扭矩传递构件24和围绕轴线A延伸的环形保持架26。环形保持架26连接到构件24的一个纵向端部。构件24是管状的并且轴向地(沿轴线A)延伸。该环形保持架具有大致圆柱形或截头圆锥形的形状，其纵向端部由环形连接部延伸，并且旨在与涡轮轴14形成连接(参见图1)。因此，构件24的前纵向端部连接到保持架26，并且具有齿的后端部旨在与涡轮轴14接合。

前部被定义为在风扇侧上，而后部被定义为在涡轮机的排气喷嘴侧上。

环形保持架26包括相对于轴线A基本上径向延伸的两个侧面28、30，分别为前侧面28和后侧面30。前侧面28被定义为位于传动构件24的相对侧上的侧面，而后侧面30被定义为与构件24成一体的侧面。两个侧面28、30通过桥接件32彼此连接。如图2及随后的图所示，每个桥接件32包括彼此交叉的两个臂或杆33、34，并因此具有大致X的形状。因此，每个杆33、34被切割成两个相应的部分33a、33b、34a、34b，该两个相应的部分基本上对齐并在X的交叉点(或交叉区)的两侧上延伸。在所示的示例中，每个桥接件32的两个相应的杆33、34在靠近侧面28、30中的一个的区域中或有利地在距侧面的中间距离处相互交叉。

取决于所示的实施例，侧面28、30和桥接件32被制成为一个部件。这使得行星架18能够形成一个结构单元，从而消除了与借助于附加的连接构件组装多个部件有关的问题。这使得能够特别是避免与由组装公差引起的不平衡的有关问题、组装问题或由于部件的倍增引起的额外质量。

特别地，如图4a和图4b所示，前侧面28和后侧面30各自具有用于安装行星齿轮20的轴的一个端部的口(图1)，从而形成了行星齿轮20的座部36。因此，这些座部36在侧面28、30之间轴向地(沿轴线A)延伸，并且旨在支撑围绕座部36可旋转地安装的行星齿轮20。

如在图2和图4a、图4b中可以看到的，侧面28、30中的至少一个，在这种情况下为前侧面28，在两个相邻的座部36之间包括至少一个或两个凹口38、39。在所示的示例中，凹口在穿过轴线A的平面中与桥接件32对齐，但替代性地，它们可以不同地布置。每个凹口38位于侧面28的外周，并在每个桥接件32的相应的杆33、34之间，并且通常为U形或V形，其开口相对于轴线A面向径向向外。每个凹口39位于侧面28的内周，并且通常为U形或V形。这些凹口38、39相对于彼此头尾相对地布置，使得它们的尖端或底部彼此面对。

以本身公知的方式，在周转减速器10的运行期间，第一力路径穿过后侧面30(从行星齿轮20的座部36的相应端部开始)，然后穿过扭矩传动构件24。第二力路径穿过前侧面28(从行星齿轮24的座部36的相应端部到前侧面28与桥接件32之间的连接区域)、桥接件32，然后穿过扭矩传动构件24。

因此，对轴承的轴(沿着Y轴)进行支撑并因此对行星齿轮20进行支撑的保持架26被成形为具有彼此交叉的杆33、34以获得“网格”或“栅格”。这使得能够用最少的材料传递周转减速器10的运行所需的力。因此，本发明提出了一种解决方案，该解决方案在不会阻碍力在侧面28、30之间的通过的情况下并通过限制行星齿轮20的未对准来优化减速器10的质量。

特别地通过使桥接件32的杆33、34进行特定的倾斜来获得该优化。实际上，桥接件32的杆33、34分别被切割成两个部分：后部分(靠近后侧面30)和前部分(靠近前侧面28)。每个杆33、34的后部分33b、34b和前部分33a、34a在由每个桥接件32形成的X的交叉处相遇。本发明的特征在于，与它们之间的相应杆33、34相同地，每个桥接件32的每个杆33、34的后部分33b、34b和前部分33a、34a不在同一平面中延伸并且在它们之间形成不同于0°的角度。因此，每个桥接件32包括各自相对于纵向平面倾斜的杆33、34，该纵向平面穿过轴线A并且基本上穿过相应的杆33、34。杆33、34在它们之间的倾斜度与不同部分33a、34a、33b、34b在它们之间的倾斜度的差异使得在涡轮机的运行期间能够使行星架26围绕轴线A的扭转变刚，从而当由于扭转而产生的力穿过行星架时限制行星齿轮轴相对于轴线A的未对准。

根据本发明的另一个特征，桥接件32通过环形件50连接到构件，该环形件50围绕轴线A延伸并且包括在图3中可见的连续的内环形通道52。

在所示的示例中，环形件50的轴向半截面基本上为U形，并且包括两个基本上同轴且平行的环形壁50a、50b，并且这两个环形壁在它们的外周处通过基本上圆柱形的壁50c连接。

前壁50a形成侧面之一，即后侧面，并且后壁50b连接到构件24。

壁50c包括环形排的径向延伸的通孔53。这些孔的目的是使得能够排出油，并防止油穴因离心作用而被捕获，这否则可能会在其他事物中引起不平衡。

此外，壁50c包括从其外圆柱形表面突出的环形平衡珠状部54。该珠状部被有利地设计成使得其几何形状可以通过机械加工来改变，以纠正行星架中的任何不平衡。如果行星架是通过加工一块材料来设计的，则珠状部将在原位形成，然后根据发现并纠正的不平衡来对其进行加工。珠状部在行星架的最大直径上的位置使得能够以最小的材料去除量来纠正不平衡。在这里，珠状部定位于后侧面30上，但是也可以定位于前侧面28上。

环形件50的内直径D1大约等于构件24的内孔56的内直径D2。换句话说，环形壁50a、50b的内直径基本上等于孔56的内直径。

环形件50还具有外直径D3，该外直径D3基本上等于桥接件的最大外直径D4。

每个桥接件32在其杆33、34之间限定出相对于彼此头尾相对布置的两个三角形或梯形空间60、62。这些空间的拐角可能是凹圆形的。第一空间60位于环形件50的侧面上并且包括由环形件50限定出的基部，并因此向后定向。第二空间62位于相对侧，并且具有轴向地朝向该侧开口的基部。如图2和图4a、图4b所示，空间62与上述凹口38连通。

桥接件32的径向厚度E轴向变化，并且在它们与侧面28、30的连接处为最大(E’)。

图4a至图7b示出了用于本发明的特定实施例的几个优化的尺寸参数。

图4a示出了侧面28的座部36的直径大于侧面30的座部的直径。穿过图4a和图4b中侧面28的座部可以看到侧面30的座部36。侧面28具有在每个座部处的未示出的环形盖。座部36被环形部分36b包围，该环形部分36b的厚度被确定为在该区域中提供柔韧性。这些部分36b由凹口38、39界定出并且包括用于保持盖的螺钉安装孔。

图4b示出了侧面的部分36b通过材料带36c连接在一起，这些材料带在凹口38、39之间延伸，更具体地说是在这些凹口的尖端或底部之间延伸。这些带36c还可以包括更薄和更柔韧的区域，该区域例如由具有预定直径的盲孔66形成，该盲孔形成在侧面的前部面上。

图6a和图6b是在转动之后和在特别是为制造桥接件而进行的机械加工之前获得的行星架的示意性横截面图。这些图示出了部件在多个区域中的厚度以及桥接件的各部分的连接角度和半径。

优化后的参数包括例如长度或距离L、厚度e、半径r、角度α、β、γ等。

参照图5a：5°<ω<80°；5°<θ<80°；并且1<L₁/L₂<20。

参照图5b：1mm<r₁<50mm；1mm<r₂<50mm；1mm<r₃<50mm；1mm<r₄<80mm；并且1mm<r₅<50mm。

参照图5a和图5b：1<L₁/e₁<30。

参照图5b和图5c：0.05<e₂/e₁<20

参照图5c：0.1<e₂/e₃<30；0.1<e₂/e₄<30；0.1<e₂/e₅<30；并且0.1<e₂/e₆<30。

参照图5a和图6a：1<L₁/L₃<30并且1<L₁/L₄<30。

参照图6a：5°<α<90°并且5°<β<90°。

参照图6b：1mm<r₆<50mm；1mm<r₇<50mm；1mm<r₈<50mm；1mm<r₉<50mm；1mm<r₁₀<50mm；并且1mm<r₁₁<50mm。

参照图5b、图5c、图6b和图7a：0.1<e₂/e₇<30；0.1<e₁/e₈<30；0.1<e₁/e₉<30；0.02<e₁₀/e₈<50；0.02<e₁₁/e₈<50；并且0.02<L₅/e₂<50。

Claims (12)

1.一种用于周转减速器(10)的行星架(18)，所述行星架(18)包括：

-具有纵向轴线A的扭矩传递构件(24)，和

-环形保持架(26)，所述环形保持架围绕所述纵向轴线A延伸并连接到所述扭矩传递构件(24)的纵向端部，

所述环形保持架(26)包括两个侧面(28，30)，所述两个侧面相对于所述纵向轴线A基本上径向延伸，所述两个侧面(28，30)通过桥接件(32)连接，

所述环形保持架(26)包括座部(36)，所述座部在所述两个侧面(28，30)之间轴向延伸并旨在支撑能围绕所述座部(36)旋转地安装的行星齿轮(20)，

其特征在于，所述桥接件(32)包括基本上呈X形状的彼此交叉的杆(33，34)，

所述杆中的每个杆包括通过环形件(50)连接到所述扭矩传递构件的端部，并且

其中，所述环形件(50)围绕所述纵向轴线A延伸，并且包括相对于所述纵向轴线A径向向内开口的连续环形通道(52)。

2.根据权利要求1所述的行星架(18)，其中，所述环形件(50)的轴向半截面基本上为U形，并且包括两个基本上同轴且平行的环形壁(50a，50b)，所述环形壁在所述环形壁的外周处通过基本上圆柱形的壁(50c)连接。

3.根据权利要求2所述的行星架(18)，其中，所述环形壁中的第一环形壁(50a)形成所述侧面(30)中的一个，并且所述环形壁的另一个环形壁(50b)连接到所述扭矩传递构件(24)。

4.根据权利要求2或3所述的行星架(18)，其中，所述圆柱形壁(50c)包括环形排的通孔(53)。

5.根据权利要求2或3所述的行星架(18)，其中，所述圆柱形壁(50c)包括环形平衡珠状部(54)，所述环形平衡珠状部突出地形成在所述圆柱形壁的外圆柱形表面上。

6.根据权利要求5所述的行星架(18)，其中，所述外圆柱形表面是具有所述圆柱形壁(50c)的最大直径的外圆柱形表面。

7.根据权利要求2或3所述的行星架(18)，其中，所述环形件(50)的内直径(D1)基本上等于所述扭矩传递构件(24)的内孔(56)的内直径(D2)，或者所述环形壁(50a，50b)的内直径(D1)基本上等于所述扭矩传递构件(24)的内孔(56)的内直径(D2)。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的行星架(18)，其中，每个所述桥接件(32)在所述桥接件的杆(33，34)之间限定出相对于彼此头尾相对布置的两个三角形或梯形空间(60，62)，所述空间中的第一空间(60)位于所述环形件(50)一侧上，并且包括由所述环形件限定出的基部，并且所述空间中的第二空间(62)位于相对侧上，并且包括轴向地朝向该侧敞开的基部。

9.根据权利要求8所述的行星架(18)，其中，所述第二空间(62)与第一凹口(38)连通，所述第一凹口设置在与所述扭矩传递构件(24)相对的所述侧面(28)的外周上，所述第一凹口具有大致的V形，所述V形的尖端径向地朝向所述纵向轴线A定向并且朝向基本上呈V形的第二凹口(39)的尖端定向，所述第二凹口以头尾相对的方式布置在同一侧面(28)的内周上。

10.一种周转减速器(10)，所述周转减速器包括根据权利要求1至9中任一项所述的行星架(18)。

11.一种涡轮机，所述涡轮机包括根据权利要求10所述的周转减速器(10)。

12.根据权利要求11所述的涡轮机，其中，所述涡轮机是飞行器涡轮机。

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