CN111677839B - 齿轮传动轴装置、齿轮箱及航空发动机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及航空技术领域，尤其涉及一种齿轮传动轴装置、齿轮箱及航空发动机。该齿轮传动轴装置能够安装于齿轮箱中，该齿轮箱能够安装于航空发动机中，该齿轮传动轴装置包括盘车部、第一传动部和齿轮传动部，其中：第一传动部连接于盘车部，用于连接航空发动机的发电机；齿轮传动部包括传动轴和齿轮；传动轴连接于第一传动部，传动轴设有内腔，内腔具有连通外部的出气口；齿轮套设于所述传动轴，齿轮上设有倾斜的、与内腔连通的分离孔(通孔)；齿轮箱中的油雾能够经分离孔进入内腔，并从出气口排出齿轮箱。该齿轮传动轴装置减少了齿轮箱中的零件数量，不但能够简化结构、降低重量，而且能够提高航空发动机的可靠性。

Description

齿轮传动轴装置、齿轮箱及航空发动机

技术领域

本公开涉及航空技术领域，尤其涉及一种齿轮传动轴装置、齿轮箱及航空发动机。

背景技术

随着航空发动机的发展，其功重比(产生的功率与自身重量之比)不断被要求提高，同时也要求可靠性更高，因此，航空发动机中的齿轮箱不但需要集成油雾分离装置、盘车装置、发电装置等功能装置，而且要为滑油泵、燃油泵、起动机等成附件提供接口。

目前，在航空发动机的齿轮箱中零件数量较多，尤其转子件(齿轮和轴承)数量较多，不但结构复杂、可靠性较低，而且齿轮箱的重量较大、制造成本也较高。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种齿轮传动轴装置、齿轮箱及航空发动机，该齿轮传动轴装置能够减少齿轮箱中的零件数量，不但能够简化结构、降低重量，而且能够提高航空发动机的可靠性。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，提供一种齿轮传动轴装置，能够安装于齿轮箱中，所述齿轮箱能够安装于航空发动机中，所述齿轮传动轴装置包括：

盘车部；

第一传动部，连接于所述盘车部，所述第一传动部的中轴线和所述盘车部的中轴线重合，所述第一传动部用于连接所述航空发动机的发电机；

齿轮传动部，包括传动轴和齿轮，所述传动轴连接于所述第一传动部远离所述盘车部的一侧，所述传动轴的中轴线和所述第一传动部的中轴线重合；所述传动轴设有内腔，所述内腔具有出气口，所述出气口位于所述传动轴远离所述第一传动部的端面；所述齿轮套设于所述传动轴，所述齿轮上设有倾斜的分离孔，所述分离孔和所述内腔连通，且所述分离孔为通孔；

其中，所述齿轮箱中的油雾能够经所述分离孔进入所述内腔，并从所述出气口排出所述齿轮箱。

在本公开的一种示例性实施例中，所述盘车部、所述第一传动部和所述齿轮传动部为一体化结构。

在本公开的一种示例性实施例中，所述盘车部具有柱孔结构或棱柱结构。

在本公开的一种示例性实施例中，所述齿轮传动轴装置还包括：

第二传动部，设于所述传动轴，所述第二传动部用于连接所述航空发动机的成附件。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一传动部和所述发电机、所述第二传动部和所述成附件均通过键连接结构相连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述出气口位于所述传动轴远离所述第一传动部的端面。

在本公开的一种示例性实施例中，所述出气口设于所述传动轴靠近所述第一传动部的一侧，并位于所述齿轮和所述第一传动部之间的位置。

根据本公开的另一个方面，提供一种齿轮箱，能够安装于航空发动机中，所述齿轮箱包括：

第一箱体，设有第一离心通风口；

第二箱体，可拆卸地连接于所述第一箱体，所述第二箱体和所述第一箱体形成一空腔；

第一轴承，设于所述第一箱体内的轴承座孔中；

第二轴承，设于所述第二箱体内的轴承座孔中；

上述任意一项所述的齿轮传动轴装置，所述传动轴的一端设于所述第一轴承内，另一端设于所述第二轴承内；所述第一传动部和所述盘车部突出所述第二箱体的侧壁设置；所述第一传动部用于连接所述发电机；

其中，所述空腔中的油雾能够经所述分离孔进入所述内腔，并经所述出气口和所述第一离心通风口排出所述空腔。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二箱体上设有第二离心通风口；

其中，所述空腔中的油雾能够经所述分离孔进入所述内腔，并经所述出气口和所述第二离心通风口排出所述空腔。

根据本公开的再一个方面，提供一种航空发动机，所述航空发动机包括上述任意一项所述的齿轮箱。

本公开实施方式的齿轮传动轴装置能够安装于齿轮箱中，而齿轮箱能够安装于航空发动机中，且该齿轮传动轴装置包括盘车部、第一传动部和齿轮传动部，其中：

第一传动部连接于盘车部，齿轮传动部的传动轴连接于第一传动部远离盘车部的一侧，且传动轴的中轴线、第一传动部的中轴线及盘车部的中轴线重合，从而保证了动力和扭矩的传递。

同时，传动轴设有内腔，内腔具有连通外部的出气口；齿轮传动部的齿轮套设于传动轴，齿轮上设有倾斜的分离孔，分离孔和内腔连通，且分离孔为通孔，从而使得齿轮箱中的油雾能够经分离孔进入内腔，并从出气口排出齿轮箱。

由此，一方面，借助辅助工具夹住并旋转盘车部，即可带动第一传动部和齿轮传动部转动，从而实现航空发动机的盘车；另一方面，航空发动机的发电机能够连接在第一传动部上；再一方面，齿轮箱中的油雾能够经分离孔、内腔和出气口排出，进而实现了油雾分离。

也就是说，该齿轮传动轴装置能够将航空发动机中油雾分离装置、盘车装置和发电装置集成到一起，相比于现有技术中一个齿轮只提供一种功能的技术方案(即：油雾分离装置需要设置专用齿轮来完成、盘车装置需要设置专用的齿轮或专用机构来实现、发电装置需要设置专用齿轮来安装)，本申请的齿轮传动轴装置能够减少齿轮箱中的零件数量，尤其转子件(齿轮和轴承)的数量，不但降低了齿轮箱的故障发生率，而且简化了齿轮箱的结构、降低了齿轮箱重量，并最终提高了航空发动机的可靠性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开一实施方式齿轮传动轴装置的结构示意图。

图2是本公开另一实施方式齿轮传动轴装置的结构示意图。

图3是本公开再一实施方式齿轮传动轴装置的结构示意图。

图4是本公开再一实施方式齿轮传动轴装置的结构示意图。

图5是本公开一实施方式齿轮箱的结构示意图。

图6是本公开另一实施方式齿轮箱的结构示意图。

图7是本公开再一实施方式齿轮箱的结构示意图。

图1～图4中：1、盘车部；10、柱孔结构；2、第一传动部；3、齿轮传动部；31、传动轴；310、内腔；311、出气口；32、齿轮；320、分离孔；4、第二传动部；5、滑油泵中轴。

图5～图7中：1a、第一箱体；10a、第一离心通风口；2a、第二箱体；20a、通风道；200a、第二离心通风口；3a、空腔；4a、第一轴承；5a、第二轴承；6a、齿轮传动轴装置；7a、发电机；71a、内芯；72a、壳体；720a、安装孔；73a、盖子；8a、成附件。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。

当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式中提供一种齿轮传动轴装置，该齿轮传动轴装置能够安装于齿轮箱中，该齿轮箱能够安装于航空发动机中，此处不再详细描述。

如图1所示，该齿轮传动轴装置可包括盘车部1、第一传动部2和齿轮传动部3，其中：

第一传动部2可连接于盘车部1，齿轮传动部3的传动轴31可连接于第一传动部2远离盘车部1的一侧，且传动轴31的中轴线、第一传动部2的中轴线及盘车部1的中轴线可重合，从而保证了动力和扭矩的传递。

同时，传动轴31可设有内腔310，内腔310可具有连通外部的出气口311；齿轮传动部3的齿轮32可套设于传动轴31，齿轮32上可设有倾斜的分离孔320，分离孔320和内腔310连通，且分离孔320可为通孔，从而使得齿轮箱中的油雾能够经分离孔320进入内腔310，并从出气口311排出齿轮箱。

由此，一方面，借助辅助工具夹住并旋转盘车部1，即可带动第一传动部2和齿轮传动部3转动，从而实现航空发动机的盘车；另一方面，航空发动机的发电机能够连接在第一传动部2上；再一方面，齿轮箱中的油雾能够经分离孔320、内腔310和出气口311排出，进而实现了油雾分离。

也就是说，该齿轮传动轴装置能够将航空发动机中油雾分离装置、盘车装置和发电装置集成到一起，相比于现有技术中一个齿轮只提供一种功能的技术方案(即：油雾分离装置需要设置专用齿轮来完成、盘车装置需要设置专用的齿轮或专用机构来实现、发电装置需要设置专用齿轮来安装)，本申请的齿轮传动轴装置能够减少齿轮箱中的零件数量，尤其转子件(齿轮和轴承)的数量，不但降低了齿轮箱的故障发生率，而且简化了齿轮箱的结构、降低了齿轮箱重量，并最终提高了航空发动机的可靠性。

下面结合附图对本公开实施方式提供的齿轮传动轴装置进行详细说明：

如图1所示，盘车部1可具有柱孔结构10，该柱孔结构10可以为四方孔或六方孔等，此处不作特殊限定。由此，将常用的四角头或六角头扳手插入孔中，并旋转盘车部1，即可带动第一传动部2和齿轮传动部3转动，进而实现航空发动机的盘车。

当然，盘车部1也可具有棱柱结构，该棱柱结构可以为三棱柱、四棱柱或五棱柱等，此处不再一一列举。由此，用活动扳手即可夹住并旋转盘车部1，并带动第一传动部2和齿轮传动部3转动，进而实现航空发动机的盘车。

如图1所示，第一传动部2可连接于盘车部1，用于连接航空发动机的发电机。举例而言，第一传动部2和航空发动机的发电机可通过键连接结构相连接，此时，第一传动部2的圆周上可设有第一键槽，而发电机的转子上可设有第二键槽，相应地，齿轮传动轴装置还包括键(平键、半圆键、花键等)，该键能够与第一键槽及第二键槽配合，由此，即可实现第一传动部2和发电机的连接。

优选地，该键可以为花键，不但可以使第一传动部2和发电机的连接更为稳固，也可以扭矩在第一传动部2的圆周上均匀分布，从而延长了第一传动部2的使用寿命。

如图1所示，齿轮传动部3可包括传动轴31和齿轮32，其中：

传动轴31可连接于第一传动部2远离盘车部1的一侧，且传动轴31的中轴线和第一传动部2的中轴线重合，从而保证了动力和扭矩的传递；齿轮32可套设于传动轴31，当然，齿轮32的宽度小于传动轴31的长度，以使传动轴31的两端能够布置轴承等辅助件，此处不再详细描述。

如前所述，该齿轮传动轴装置能够安装于齿轮箱中，为了排出齿轮箱中的油雾，通常要设置相应的油雾分离装置，现有技术中的油雾分离装置需要设置专用齿轮来完成，而本公开实施的齿轮传动轴装置集成了油雾分离装置，详细介绍：

如图1所示，传动轴31可设有内腔310，为了便于内腔310的加工，通常会在传动轴31远离第一传动部2的端面上开孔，此时，该端面上的孔即为出气口311，即：出气口311可位于传动轴31远离第一传动部2的端面。

齿轮32上可设有倾斜的分离孔320，该分离孔320和内腔310连通，且该分离孔320为通孔，分离孔320的数量可以为多个，且多个分离孔320可均匀分布在齿轮32上，不但能够加快油雾排出齿轮箱的速度，而且能使齿轮32的结构均匀，从而避免齿轮32在转动过程中产生偏距。

由此，齿轮箱中的油雾能够经分离孔320进入内腔310，并从出气口311排出齿轮箱，从而实现齿轮箱中的油雾分离。

需要注意的是，在出气口311位于传动轴31远离第一传动部2的端面时，如图1所示，分离孔320的延伸方向为

从而便于油雾的排出。

当然，如图2所示，出气口311也可设于传动轴31靠近第一传动部2的一侧，该出气口311的可以为腰孔、圆孔或方孔等，此处不作特殊限定；出气口311的数量可以为一个或多个，当出气口311的数量为多个时，多个出气口311可均匀分布在传动轴31的圆周上，此处不再详细描述。

此时，为了便于内腔310的加工，还是会在传动轴31远离第一传动部2的端面上开孔。但是，为了使齿轮箱中油雾能够经出气口311排出齿轮箱，通常需要将端面的开孔封堵上，具体的封堵方法此处不作特殊限定。

同理，在出气口311设于传动轴31靠近第一传动部2的一侧时，为了便于油雾的排出，如图2所示，分离孔320的延伸方向为

此处不再详细描述。

需要注意的是，盘车部1、第一传动部2和齿轮传动部3可以为一体化结构(即：盘车部1、第一传动部2和齿轮传动部3一体化成型)，不但加工较为方便，也有利于提高齿轮传动轴装置的强度，从而延长齿轮传动轴装置及齿轮箱的使用寿命，并提高齿轮传动轴装置及齿轮箱的可靠性。

本公开实施方式的齿轮传动轴装置还可包括第二传动部4，该第二传动部4可设于传动轴31，用于连接航空发动机的滑油泵、燃油泵、起动机等成附件，第二传动部4的具体结构以能够连接滑油泵、燃油泵、起动机等成附件为准，此处不再详细描述。

如图3所示，在出气口311位于齿轮传动部3的左侧时，该第二传动部4连接于传动轴31远离第一传动部2的一侧(相当于在图2中齿轮传动轴装置的右端增设了第二传动部4)，也就是说，该第二传动部4位于齿轮传动部3的右侧。此时，盘车部1、第一传动部2、齿轮传动部3和第二传动部4可以为一体化结构，从而提高齿轮传动轴装置的强度及齿轮箱的可靠性，此处不再详细描述。

当然，如图4所示，在出气口311位于传动轴31远离第一传动部2的端面时，该第二传动部4位于齿轮传动部3的左侧，此时，盘车部1、第一传动部2和第二传动部4共同组成滑油泵中轴5，也就是说，滑油泵中轴5的左端加工有盘车部1和第一传动部2，右端加工有第二传动部4，该第二传动部4用来连接滑油泵中除滑油泵中轴5之外的其他配件。此时，盘车部1、第一传动部2和第二传动部4为一体化结构，并可拆卸地连接于齿轮传动部3(齿轮传动部3为单独结构)，此处不再详细描述。

需要注意的是，图3和图4结合可形成新的实施例，具体而言，可将图4中的滑油泵中轴5的右端连接到图3中齿轮传动装置的右端(第二传动部4)，并将图3中的第一传动部2去掉，再将盘车部1改成花健传动部接口(相当于第三传动部)，该第三传动部可用于连接航空发动机的燃油泵、起动机等其他成附件。

由此，此实施例(图3和图4结合)的齿轮传动装置即可实现航空发动机的盘车功能(对应滑油泵中轴5上的盘车部1)、油雾分离功能，以及连接航空发动机的发电机(对应滑油泵中轴5上的第一传动部2)、滑油泵(对应滑油泵中轴5上的第二传动部4)、燃油泵或起动机等其他成附件(对应前述的第三传动部)，此处不再详细描述。

本公开实施方式还提供一种齿轮箱，能够安装于航空发动机中，如图5所示，该齿轮箱可包括第一箱体1a、第二箱体2a、第一轴承4a、第二轴承5a、齿轮传动轴装置6a和发电机7a，其中：

第一箱体1a和第二箱体2a可拆卸地连接，并能够形成一空腔3a，空腔3a的形状和大小不作特殊限定；第一轴承4a可设于第一箱体1a内的轴承座孔中，第二轴承5a可设于第二箱体2a内的轴承座孔中，此处不再详细描述；如图4所示，齿轮传动轴装置6a中齿轮传动部的传动轴的一端可设于第一轴承4a内，另一端可设于第二轴承5a内，由此，即可实现传动轴的固定。

同时，第一箱体1a设有第一离心通风口10a，由此，如图5所示，空腔3a中的油雾能够经齿轮的分离孔进入传动轴的内腔，并经内腔的出气口和第一离心通风口10a排出空腔3a(箭头表示油雾的排出路径)，从而实现齿轮箱内的油雾分离。

如前所述，齿轮传动轴装置6a中传动轴也可设有出气口，相应地，如图6所示，齿轮箱的第二箱体2a中设有通风道20a，从而使得齿轮箱的空腔3a中油雾能够经齿轮的分离孔进入传动轴的内腔，并从传动轴的出气口排入通风道20a，并最终经第一离心通风口10a排出(箭头表示油雾的排出路径)，从而实现齿轮箱内的油雾分离。

当然，第二箱体2a上也可设有第二离心通风口200a，从而使得齿轮箱的空腔3a中油雾也能够经第二离心通风口200a排出，此处不作特殊限定。

如前所述，在出气口311位于齿轮传动部3的左侧时，第二传动部4位于齿轮传动部3的右侧，用来连接航空发动机的滑油泵、燃油泵、起动机等成附件，也就是说，航空发动机的成附件可设置在此实施例中齿轮箱(如图6所示)的外侧，此处不再详细描述。

如图5所示，齿轮传动轴装置6a的第一传动部和盘车部突出第二箱体2a的侧壁设置，且发电机7a的内芯71a连接于第一传动部上，而发电机7a的壳体72a可拆卸地连接于第二箱体2a的侧壁上，并包围第一传动部和盘车部，能够防止灰尘落入齿轮传动轴装置6a和内芯71a中，进而延长齿轮箱的使用寿命，并提高齿轮箱的可靠性。

同时，如图5所示，壳体72a上设有安装孔720a，发电机7a的盖子73a可拆卸地安装于安装孔720a，由此，在进行前述的盘车动作时，首先将盖子73a拆下，然后借助辅助工具穿过安装孔720a、并夹住旋转盘车部，进而实现航空发动机的盘车，最后再将盖子73a装上即可，此处不再详细描述。

另外，如前所述，齿轮传动轴装置6a还可包括第二传动部，该第二传动部用于连接航空发动机的滑油泵、燃油泵、起动机等成附件8a，相应地，齿轮箱的布置方式可如图7所示，当然，也可以为其他方式，此处不再详细描述。

本公开实施方式还提供一种航空发动机中，包括上述齿轮箱，而齿轮箱中包括齿轮传动轴装置6a。因为齿轮箱中的转子件的数量较少，能够降低齿轮箱的故障发生率，且齿轮箱的重量也较轻，进而提高了航空发动机的可靠性。

应当理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。

Claims (7)

1.一种齿轮传动轴装置，能够安装于齿轮箱中，所述齿轮箱能够安装于航空发动机中，其特征在于，所述齿轮传动轴装置包括：

盘车部；

第一传动部，连接于所述盘车部，所述第一传动部的中轴线和所述盘车部的中轴线重合，所述第一传动部用于连接所述航空发动机的发电机；

齿轮传动部，包括传动轴和齿轮，所述传动轴连接于所述第一传动部远离所述盘车部的一侧，所述传动轴的中轴线和所述第一传动部的中轴线重合；所述传动轴设有内腔，所述内腔具有连通外部的出气口；所述齿轮套设于所述传动轴，所述齿轮上设有倾斜的分离孔，所述分离孔和所述内腔连通，且所述分离孔为通孔；所述出气口设于所述传动轴靠近所述第一传动部的一侧，并位于所述齿轮和所述第一传动部之间的位置；

第二传动部，设于所述传动轴，所述第二传动部用于连接所述航空发动机的成附件；

其中，所述齿轮箱中的油雾能够经所述分离孔进入所述内腔，并从所述出气口排出所述齿轮箱。

2.根据权利要求1所述的齿轮传动轴装置，其特征在于，所述盘车部、所述第一传动部和所述齿轮传动部为一体化结构。

3.根据权利要求1所述的齿轮传动轴装置，其特征在于，所述盘车部具有柱孔结构或棱柱结构。

4.根据权利要求1所述的齿轮传动轴装置，其特征在于，所述第一传动部和所述发电机、所述第二传动部和所述成附件均通过键连接结构相连接。

5.一种齿轮箱，能够安装于航空发动机中，其特征在于，包括：

第一箱体，设有第一离心通风口；

第二箱体，可拆卸地连接于所述第一箱体，所述第二箱体和所述第一箱体形成一空腔；

第一轴承，设于所述第一箱体内的轴承座孔中；

第二轴承，设于所述第二箱体内的轴承座孔中；

权利要求1～4任意一项所述的齿轮传动轴装置，所述传动轴的一端设于所述第一轴承内，另一端设于所述第二轴承内；所述第一传动部和所述盘车部突出所述第二箱体的侧壁设置；所述第一传动部用于连接所述发电机；

其中，所述空腔中的油雾能够经所述分离孔进入所述内腔，并经所述出气口和所述第一离心通风口排出所述空腔。

6.根据权利要求5所述的齿轮箱，其特征在于，所述第二箱体上设有第二离心通风口；

其中，所述空腔中的油雾能够经所述分离孔进入所述内腔，并经所述出气口和所述第二离心通风口排出所述空腔。

7.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求5～6任意一项所述的齿轮箱。

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