CN113803124A - 具有对称复合布置的行星齿轮组件和涡轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有对称复合布置的行星齿轮组件和涡轮机。一种用于与涡轮机一起使用的齿轮组件包括太阳齿轮、多个行星齿轮副轴以及环齿轮，多个行星齿轮副轴各自支承第一级行星齿轮和第二级行星齿轮。太阳齿轮构造成围绕齿轮组件的纵向中心线旋转，并且多个行星齿轮副轴具有管状形状。

Description

具有对称复合布置的行星齿轮组件和涡轮机
技术领域
本主题总体上涉及包括齿轮组件的涡轮机，并且特别地涉及特定于某些涡轮机构造的齿轮组件布置。
对政府支持的致谢
导致本申请的项目已根据拨款协议No. 945541获得来自清洁天空2联合执行体(JU)的资助。JU得到来自欧盟的地平线2020研究和创新计划以及欧盟以外的清洁天空2 JU成员的支持。
背景技术
涡轮风扇发动机根据中央燃气涡轮核心驱动旁通风扇的原理操作，旁通风扇位于发动机的机舱和发动机核心之间的径向位置处。在这样的构造的情况下，发动机大体上在旁通风扇的允许尺寸方面受限，因为增加风扇尺寸对应地增加机舱的尺寸和重量。
相比之下，开放式转子发动机根据使旁通风扇位于发动机机舱外部的原理操作。这允许使用与传统涡轮风扇发动机相比能够作用于更大体积的空气上的更大转子叶片，从而潜在地相对于常规涡轮风扇发动机设计改善推进效率。
用于涡轮机的发动机设计(包括涡轮风扇发动机，并且尤其是开放式转子发动机)可能需要低速转轴和风扇转子之间的大齿轮比，以允许较大的转子叶片作用于较大体积的空气上和/或在发动机或飞行器的某些期望的操作速度下这样做。一个挑战是已知的齿轮组件可为期望的操作提供不适当的齿轮比。例如，已知的齿轮组件可相对于输入旋转速度不适当地降低输出旋转速度，使得风扇转子操作过快且效率低下和/或涡轮操作过慢且效率低下。
照此，需要提供如可适合于涡轮机(包括开放式转子发动机)的期望齿轮比的齿轮组件。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践描述中所公开的技术而了解。
本文中公开了多种涡轮机发动机和齿轮组件。在一些实施例中，提供了一种涡轮机发动机，其包括风扇组件和核心发动机，核心发动机包括涡轮和能够与涡轮一起旋转的输入轴。单级行星齿轮组件以第一速度接收输入轴，并以第二速度驱动联接到风扇组件的输出轴，第二速度比第一速度更慢。齿轮组件包括太阳齿轮、多个行星齿轮和环齿轮。太阳齿轮围绕齿轮组件的纵向中心线旋转，并且沿着齿轮组件的纵向中心线具有太阳齿轮啮合区域，太阳齿轮构造成在该区域处接触多个行星齿轮。沿着齿轮组件的纵向中心线提供环齿轮啮合区域，环齿轮构造成在该区域处接触多个行星齿轮。太阳齿轮啮合区域沿着纵向中心线从环齿轮啮合区域轴向地偏移。
技术方案1. 一种涡轮机发动机，包括：
风扇组件，其包括多个风扇叶片；
核心发动机，其包括涡轮和能够与所述涡轮一起旋转的输入轴；以及
齿轮组件，其以第一速度接收所述输入轴并以第二速度驱动联接到所述风扇组件的输出轴，所述第二速度比所述第一速度更慢，所述齿轮组件包括太阳齿轮、多个行星齿轮副轴以及环齿轮，所述多个行星齿轮副轴各自支承第一级行星齿轮和第二级行星齿轮，所述太阳齿轮围绕所述齿轮组件的纵向中心线旋转，
其中，所述多个行星齿轮副轴具有管状形状。
技术方案2. 根据任意前述技术方案所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述行星齿轮副轴包括第一外部部分、第二外部部分以及在第一外部部分和第二外部部分之间的中间部分，并且
其中，所述第一级行星齿轮包括支承在所述行星齿轮副轴的所述中间部分处的第一齿轮组和第二齿轮组，并且所述第二级行星齿轮包括支承在所述行星齿轮副轴的所述第一外部部分处的第三齿轮组和支承在所述行星齿轮副轴的所述第二外部部分处的第四齿轮组。
技术方案3. 根据任意前述技术方案所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述太阳齿轮、所述第一级行星齿轮和所述第二级行星齿轮以及所述环齿轮包括双螺旋齿轮。
技术方案4. 根据任意前述技术方案所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述第三齿轮组和所述第四齿轮组由所述第一齿轮组和所述第二齿轮组间隔开，并且所述第三齿轮组和所述第四齿轮组相对于彼此以锐角倾斜。
技术方案5. 根据任意前述技术方案所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述环齿轮包括与所述第三齿轮组啮合的第一环齿轮组和与所述第四齿轮组啮合的第二环齿轮组。
技术方案6. 根据任意前述技术方案所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述齿轮组件的齿轮比在从6:1至14:1、从6:1至12:1、从7:1至11:1或从8:1至10:1的范围内。
技术方案7. 根据任意前述技术方案所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述齿轮组件是星形齿轮构造，其中行星支架不旋转。
技术方案8. 根据任意前述技术方案所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述齿轮组件是行星齿轮构造，其中环齿轮不旋转。
技术方案9. 根据任意前述技术方案所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述风扇组件是单级无涵道风扇叶片。
技术方案10. 根据任意前述技术方案所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述第一级行星齿轮具有第一直径，并且所述第二级行星齿轮具有第二直径，其中，所述第一直径与所述第二直径的比率在从1.0至2.0、1.2至1.7、1.3至1.6或1.4至1.5的范围内。
技术方案11. 根据任意前述技术方案所述的涡轮机发动机，其特征在于，进一步包括两排滚子轴承，所述两排滚子轴承分别支承所述第二级行星齿轮的所述第三齿轮组和所述第四齿轮组。
技术方案12. 根据任意前述技术方案所述的涡轮机发动机，其特征在于，存在三个行星齿轮副轴。
技术方案13. 一种用于与涡轮机一起使用的齿轮组件，所述齿轮组件包括：
太阳齿轮；
多个行星齿轮副轴，其各自支承第一级行星齿轮和第二级行星齿轮；以及
环齿轮，所述行星齿轮副轴包括第一外部部分、第二外部部分以及在第一外部部分和第二外部部分之间的中间部分，
其中，所述第一级行星齿轮包括支承在所述行星齿轮副轴的所述中间部分处的第一齿轮组和第二齿轮组，并且所述第二级行星齿轮包括支承在所述行星齿轮副轴的所述第一外部部分处的第三齿轮组和支承在所述行星齿轮副轴的所述第二外部部分处的第四齿轮组，并且所述多个行星齿轮副轴具有管状形状。
技术方案14. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，第一齿轮导叶相对于第二齿轮导叶角向错位齿轮节距的第一量。
技术方案15. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述第一量在四分之一和二分之一之间。
技术方案16. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，第三齿轮导叶相对于第四齿轮导叶角向错位齿轮节距的第二量。
技术方案17. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述第二量在四分之一和二分之一之间。
技术方案18. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，进一步包括两排滚子轴承，所述两排滚子轴承分别支承所述第二级行星齿轮的所述第三齿轮组和所述第四齿轮组。
技术方案19. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述滚子轴承包括陶瓷材料。
技术方案20. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述滚子轴承在座圈下方润滑。
技术方案21. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述滚子轴承的内部支承元件是实心的独特元件。
技术方案22. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，各个副轴在其内部管状腔体的最大区段中具有多个清除孔。
技术方案23. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述太阳齿轮经由输入轴连接到涡轮，并且其中，存在至少一个弯曲柔性元件。
技术方案24. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述输入轴的柔性经由螺栓连接在一起的至少一对薄凸缘来提供。
技术方案25. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述柔性元件包括用于油清除的径向通道。
技术方案26. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述输入轴经由花键连接到所述涡轮轴。
技术方案27. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述齿轮组件是星形齿轮构造，其中行星支架相对于发动机框架不旋转，并且
其中，所述行星支架经由柔性支承系统连接到所述发动机框架。
技术方案28. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，将所述支架连接到所述发动机框架的所述柔性支承系统构造成经由在下部部分处的孔收集油和清除油。
技术方案29. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述输入轴中的至少一个凸缘的螺栓连接直径高于副轴销的内孔的最内弧。
技术方案30. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述输入轴中的至少一个凸缘的螺栓连接直径低于副轴销的内孔的最外弧。
技术方案31. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，进一步包括用于在所述环齿轮的凸缘部分中清除油的多个径向通道。
技术方案32. 根据任意前述技术方案所述的齿轮组件，其特征在于，所述第一级行星齿轮具有第一直径，并且所述第二级行星齿轮具有第二直径，其中，所述第一直径与所述第二直径的比率在从1.0至2.0、1.2至1.7、1.3至1.6或1.4至1.5的范围内。
参考以下描述和所附权利要求书，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成本说明书的部分的附图图示所公开的技术的实施例，并与描述一起用于解释本公开的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述本发明的针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开，在附图中：
图1是开放式转子推进系统的示例性实施例的横截面示意性图示；
图2是涵道式推进系统的示例性实施例的横截面示意性图示；
图3是示例性齿轮组件的示意性图示；
图4是示例性行星齿轮副轴的横截面视图；
图5是具有第一级和第二级行星齿轮的示例性行星齿轮副轴的示意性图示；
图6是具有复合对称性的示例性齿轮组件的示意性图示；
图7是具有复合对称性的示例性齿轮组件的示意性图示，其中为了清楚起见，移除环齿轮的部分；
图8是具有复合行星齿轮的示例性行星支架的示意性图示。
图9是具有复合行星齿轮的示例性行星支架的另一个示意性图示；
图10是示例性齿轮组件的后侧视图。
图11是示例性齿轮组件的部分的横截面视图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中图示。各个示例通过本发明的解释而非本发明的限制的方式提供。实际上，对本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中作出多种修改和变型。例如，图示或描述为一个实施例的部分的特征可与另一实施例一起使用以产生再一个另外的实施例。因此，意图的是，本发明涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
词语“示例性”在本文中用于意指“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实施方式不一定将被解释为相对于其它实施方式优选或有利。
如本文中所使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可能够互换地使用，以将一个构件与另一个构件区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。
用语“前”和“后”指代燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，并且指代燃气涡轮发动机或运载工具的正常操作姿态。例如，关于燃气涡轮发动机，“前”指代更靠近发动机入口的位置，并且“后”指代更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
用语“上游”和“下游”指代相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”指代流体所流自的方向，且“下游”指代流体所流至的方向。
除非本文中另外指定，否则用语“联接”、“固定”、“附接到”等指代直接联接、固定或附接以及通过一个或多个中间构件或特征的间接联接、固定或附接两者。
除非上下文另外清楚地规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数个引用对象。
如在本文中遍及说明书和权利要求书而使用的近似语言适用于修饰可容许变化的任何定量表示，而不会造成与其相关的基本功能的改变。因此，由诸如“大约”、“近似”和“基本上”的一个或多个用语修饰的值将不限于所指定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度，或用于构造或制造构件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可指代处于百分之1、2、4、10、15或20的裕度内。
在此且遍及说明书和权利要求书，范围限制组合且互换，除非上下文或语言另外指示，否则这样的范围被标识且包括包含在其中的所有子范围。例如，本文中所公开的所有范围都包括端点，且端点能够与彼此独立地组合。
现在参考附图，图1是根据本公开的方面的包括齿轮组件102的发动机100的示例性实施例。发动机100包括由核心发动机106驱动的风扇组件104。在多种实施例中，核心发动机106是构造成驱动风扇组件104的布雷顿循环系统。核心发动机106至少部分地被外部壳体114遮盖。风扇组件104包括多个风扇叶片108。导叶组件110从外部壳体114延伸。包括多个导叶112的导叶组件110与风扇叶片108以可操作的布置定位，以提供推力、控制推力矢量、减弱或重定向不期望的声学噪声和/或以其它方式合乎期望地改变相对于风扇叶片108的空气流。在一些实施例中，风扇组件104包括在三(3)个和二十(20)个之间的风扇叶片108。在特定实施例中，风扇组件104包括在十(10)个和十六(16)个之间的风扇叶片108。在某些实施例中，风扇组件104包括十二(12)个风扇叶片108。在某些实施例中，导叶组件110包括与风扇叶片108相等或比风扇叶片108更少数量的导叶112。
在一些实施例中，在巡航飞行条件下的风扇叶片末梢速度可为650至900英尺/秒，或者700至800英尺/秒。针对风扇组件104的风扇压力比(FPR)可为1.04至1.10，或者在一些实施例中为1.05至1.08，如在巡航飞行条件下横跨风扇叶片测量的。
在诸如图1中所描绘的某些实施例中，导叶组件110定位在风扇组件104的下游或后方。然而，应当认识到，在一些实施例中，导叶组件110可定位在风扇组件104的上游或前方。在再一些多种实施例中，发动机100可包括定位在风扇组件104前方的第一导叶组件和定位在风扇组件104后方的第二导叶组件。风扇组件104可构造成合乎期望地调节在一个或多个风扇叶片108处的桨距，以便控制推力矢量、减弱或重定向噪声和/或改变推力输出。导叶组件110可构造成合乎期望地调节在一个或多个导叶112处的桨距，以便控制推力矢量、减弱或重定向噪声和/或改变推力输出。在风扇组件104或导叶组件110中的一个或两个处的变桨控制机构可协作以产生一个或多个上文描述的期望的效果。
核心发动机106大体上被封装在限定最大直径的外部壳体114中。在某些实施例中，发动机100包括从纵向前端116到纵向后端118的长度。在多种实施例中，发动机100限定长度(L)与最大直径(Dmax)的比率，其提供减小的安装阻力。在一个实施例中，L/Dmax为至少2。在另一个实施例中，L/Dmax为至少2.5。在一些实施例中，L/Dmax小于5、小于4和小于3。在多种实施例中，应当认识到，L/Dmax用于单无涵道转子发动机。
减小的安装阻力可进一步提供改善的效率，诸如改善的燃料消耗率。另外或备选地，减小的阻力可提供在0.5马赫或高于0.5马赫下的巡航高度发动机和飞行器操作。在某些实施例中，L/Dmax、风扇组件104和/或导叶组件110单独地或一起至少部分地将发动机100构造成在近似0.55马赫和近似0.85马赫之间的最大巡航高度操作速度下操作。
再次参考图1，核心发动机106相对于发动机轴线中心线120在径向方向R上延伸。齿轮组件102通过功率输入源122从核心发动机106接收功率或扭矩，并通过功率输出源124提供功率或扭矩以在围绕发动机轴线中心线120的周向方向C上驱动风扇组件104。
在诸如图1中所描绘的某些实施例中，发动机100是无涵道推力产生系统，使得多个风扇叶片108不被机舱或风扇壳体遮盖。照此，在多种实施例中，发动机100可构造为无护罩的涡轮风扇发动机、开放式转子发动机或螺旋桨风扇发动机。在特定实施例中，发动机100是包括单排风扇叶片108的单无涵道转子发动机。构造为开放式转子发动机的发动机100包括具有大直径风扇叶片108的风扇组件104，诸如可适合于高旁通比、高巡航速度(例如，与具有涡轮风扇发动机的飞行器相当，或大体上比具有涡轮螺旋桨发动机的飞行器更高的巡航速度)、高巡航高度(例如，与具有涡轮风扇发动机的飞行器相当，或大体上比具有涡轮螺旋桨发动机的飞行器更高的巡航速度)和/或相对低的旋转速度。巡航高度大体上是在爬升之后和下降到进近飞行阶段之前飞行器所处的高度。在多种实施例中，发动机应用于具有高达近似65000英尺的巡航高度的运载工具。在某些实施例中，巡航高度在近似28000英尺和近似45000英尺之间。在再一些某些实施例中，巡航高度以基于海平面处的标准空气压力的飞行水平(FL)表示，其中巡航飞行条件在FL280和FL650之间。在另一个实施例中，巡航飞行条件在FL280和FL450之间。在再一些某些实施例中，巡航高度至少基于大气压力来限定，其中巡航高度基于近似14.70磅/平方英寸的海平面压力和处于近似59华氏度的海平面温度在近似4.85磅/平方英寸和近似0.82磅/平方英寸之间。在另一个实施例中，巡航高度在近似4.85磅/平方英寸和近似2.14磅/平方英寸之间。应当认识到，在某些实施例中，由压力限定的巡航高度的范围可基于不同的参考海平面压力和/或海平面温度来调节。
尽管上文在图1中描绘为无护罩或开放式转子发动机，但是应当认识到，本文中所公开的齿轮组件可应用于带护罩或涵道式发动机、部分涵道式发动机、后风扇发动机或其它涡轮机构造，包括用于船舶、工业或航空推进系统的涡轮机构造。另外，本文中所公开的齿轮组件也可能够应用于涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机。
例如，图2是发动机200的示例性实施例的横截面示意性图示，该发动机200包括与涵道式风扇推进系统组合的齿轮组件202。然而，与图2的开放式转子构造不同，风扇组件204及其风扇叶片208包含在环形风扇壳230内，并且导叶组件210和导叶212在风扇罩232和风扇壳230的内表面之间径向地延伸。如上文所讨论的，本文中所公开的齿轮组件可为固定的齿轮包络(例如，具有相同尺寸的环齿轮)提供增加的齿轮比，或者备选地，可使用较小直径的环齿轮来实现相同的齿轮比。
如图2中所示出的，核心发动机206大体上被封装在外部壳体214中，并且具有从纵向前端216延伸到纵向后端218的长度。示例性核心发动机(用于涵道式或无涵道发动机)可包括一起呈串行流动布置的压缩机区段240、热添加系统242(例如，燃烧器)和膨胀区段244。核心发动机206相对于发动机中心线轴线220周向地延伸。核心发动机206包括高速转轴，该转轴包括通过高速轴可操作地可旋转地联接在一起的高速压缩机和高速涡轮。热添加系统232定位在高速压缩机和高速涡轮之间。热添加系统232的多种实施例包括燃烧区段。燃烧区段可构造为爆燃燃烧区段、旋转爆震燃烧区段、脉冲爆震燃烧区段或其它适当的热添加系统。热添加系统232可构造为富燃烧系统或贫燃烧系统或它们的组合中的一个或多个。在再一些多种实施例中，热添加系统232包括环形燃烧器、筒形燃烧器、联管燃烧器、驻涡燃烧器(TVC)或其它适当的燃烧系统或它们的组合。
核心发动机206还可包括与高速压缩机成流动关系定位的增压或低速压缩机。低速压缩机经由低速轴246与低速涡轮可旋转地联接，以使低速涡轮能够驱动低速压缩机。低速轴246也可操作地连接到齿轮组件202，以经由功率输入源222向风扇组件204提供功率，诸如本文中进一步描述的。
应当认识到，当与压缩机、涡轮、轴或转轴构件一起使用时，用语“低”和“高”或它们相应的比较级(例如，在可适用的情况下，“更”)各自指代发动机内的相对速度，除非另外指定。例如，“低涡轮”或“低速涡轮”限定构造成以低于发动机处的“高涡轮”或“高速涡轮”的旋转速度(诸如最大允许旋转速度)操作的构件。备选地，除非另外指定，否则前面提到的用语可以以它们的最高级理解。例如，“低涡轮”或“低速涡轮”可指代涡轮区段内的最低最大旋转速度涡轮，“低压缩机”或“低速压缩机”可指代压缩机区段内的最低最大旋转速度涡轮，“高涡轮”或“高速涡轮”可指代涡轮区段内的最高最大旋转速度涡轮，并且“高压缩机”或“高速压缩机”可指代压缩机区段内的最高最大旋转速度压缩机。类似地，低速转轴指代比高速转轴更低的最大旋转速度。应当进一步认识到，用语“低”或“高”在这样的前面提到的方面可另外或备选地理解为相对于最小允许速度，或者相对于发动机的正常、期望、稳定状态等操作的最小或最大允许速度。
如下文更详细地讨论的，核心发动机包括齿轮组件，该齿轮组件构造成从膨胀区段传递功率并相对于低速涡轮降低在风扇组件处的输出旋转速度。本文中所描绘和描述的齿轮组件的实施例可允许适合于大直径无涵道风扇发动机(例如，图1)或某些涡轮风扇发动机(例如，图2)的齿轮比。另外，本文中所提供的齿轮组件的实施例可适合在外部壳体内的核心发动机的径向或直径约束内。
本文中所描述的齿轮组件包括用于相对于低速(压力)涡轮降低风扇组件的旋转速度的齿轮组。在操作中，旋转的风扇叶片由低速(压力)涡轮经由齿轮组件驱动，使得风扇叶片围绕发动机轴线中心线旋转并产生推力以在向前方向上推进发动机并因此推进其上安装有该发动机的飞行器。
再次参考图1，可合乎期望的是，风扇叶片104或导叶112中的任一个或两个并入桨距改变机构，使得叶片可独立地或彼此结合地相对于变桨旋转轴线旋转。这样的桨距改变可用于在多种操作条件下改变推力和/或涡流效应，包括提供在某些操作条件下(诸如在飞行器着陆时)可有用的推力反向特征。
导叶112可定尺寸、成形和构造成向流体施加反作用涡流，使得在风扇叶片104和导叶112两者后方的下游方向上，流体具有大大降低的涡流程度，这转化为提高的诱导效率水平。导叶112可具有比风扇叶片104更短的翼展。例如，在一些实施例中，导叶112可具有是风扇叶片104的翼展的至少50%的翼展。在其它实施例中，如果期望，则导叶的翼展可与风扇叶片104的翼展相同或比其更长。导叶112可附接到与发动机100相关联的飞行器结构，如图1中所示出的，或者附接到另一个飞行器结构，诸如机翼、挂架或机身。导叶112的数量可少于或多于风扇叶片104的数量，或者与风扇叶片104的数量相同。在一些实施例中，导叶112的数量多于两个，或者数量多于四个。风扇叶片104可在考虑期望的叶片载荷的情况下定尺寸、成形和成型。
图1和图2图示可被称为“牵拉器”构造的构造，其中风扇组件位于发动机核心的前方。其它构造是可能的并且如在本公开的范围内设想，诸如可被称为“推动器”构造实施例的构造，其中发动机核心位于风扇组件的前方。“牵拉器”或“推动器”构造的选择可与相对于预期飞行器应用的机身的安装取向的选择相一致地作出，并且取决于安装位置和取向是机翼安装、机身安装还是尾翼安装构造，一些构造在结构上或操作上可为有利的。
在图1的示例性实施例中，空气通过风扇叶片后方的开口进入核心发动机106。图2更详细地图示这样的开口。如图2中所示出的，进入风扇组件的空气A被分成进入核心发动机的空气A1和绕过核心发动机的空气A2。
本文中所描绘和描述的齿轮组件的实施例可提供配合在发动机的L/Dmax约束内的齿轮比和布置。在某些实施例中，所描绘和描述的齿轮组件允许齿轮比和布置提供对应于上文提供的巡航高度和/或巡航速度的一个或多个范围的风扇组件的旋转速度。
本文中所提供的齿轮组件的多种实施例可允许高达14:1的齿轮比。齿轮组件的再一些多种实施例可允许至少6:1的齿轮比。本文中所提供的齿轮组件的又一些多种实施例允许在6:1至12:1之间、7:1和11:1之间以及8:1和10:1之间的齿轮比。应当认识到，本文中所提供的齿轮组件的实施例可允许大的齿轮比，并且在诸如但不限于发动机10的长度(L)、发动机的最大直径(Dmax)、高达65000英尺的巡航高度和/或高达0.85马赫的操作巡航速度或它们的组合的约束内。
本文中示出和描述多种示例性齿轮组件。这些齿轮组件可与任何示例性发动机和/或任何其它合适的发动机一起利用，对于这些发动机，这样的齿轮组件可为合乎期望的。以这样的方式，将认识到，本文中所公开的齿轮组件大体上可能够与具有旋转元件和涡轮机的发动机一起操作，该旋转元件具有多个转子叶片，该涡轮机具有涡轮和能够与涡轮一起旋转的轴。在这样的发动机的情况下，旋转元件(例如，风扇组件)可由涡轮机的轴(例如，低速轴)通过齿轮组件驱动。
图3图示具有复合对称布置的示例性齿轮组件302。齿轮组件302包括具有直径Ds的太阳齿轮304、具有直径Dp1的多个第一级行星齿轮306、具有直径Dp2的多个第二级行星齿轮308和具有直径Dr的环齿轮310。太阳齿轮304、行星齿轮306、308和环齿轮310中的各个是双螺旋齿轮，其具有相对于彼此以锐角倾斜的第一组和第二组螺旋齿。特别地，太阳齿轮204包括第一太阳齿轮组312和第二太阳齿轮组314。第一级行星齿轮中的各个包括第一行星齿轮组316和第二行星齿轮组318，并且第二级行星齿轮中的各个包括第三行星齿轮组320和第四行星齿轮组322。环齿轮310包括第一环齿轮组324和第二环齿轮组326。
如下文更详细地讨论的，行星齿轮的数量可变化。在一个实施例中，存在三个复合行星齿轮(例如，306、308)。在另一个实施例中，可存在两到四个复合行星齿轮。
如图4中所示出的，复合行星齿轮306、308由具有管状构造的副轴330支承。如本文中所使用的，“管状”意指具有中空内部区段的纵向延伸结构。管状副轴可包括支承如本文中所讨论的第一级和第二级行星齿轮的外表面和内表面。
管状副轴可包括在两个外部部分334之间支承第一级行星齿轮306的中间部分332。如图4(和其它地方)中所示出的，第一级行星齿轮的直径Dp1可大于第二级行星齿轮的直径Dp2。在一些实施例中，Dp1:Dp2的比率可从1.0至2.0或者在一些实施例中从1.2至1.7、或从1.3至1.6、或从1.4至1.5变化。
由于第一级和第二级行星齿轮的直径差，管状副轴330可类似地变化以支承这些齿轮。因此，如图4中所示出的，中间部分332具有比外部部分334更大的直径，其中副轴的成角度部分在中间部分332和外部部分334之间延伸。
在一些实施例中，副轴330可包括多个孔338，以清除齿轮组件内的润滑油。如图4中所示出的，多个孔338可在第一外部部分和第二外部部分334之间的中间部分332(例如，扩大部分)处围绕副轴330周向地延伸。
图5图示副轴330和复合行星齿轮306、308。图6和图7图示副轴330和复合行星齿轮306、308，其中环齿轮310(图6)和环齿轮的部分(图7)被移除。在图6和图7中所示出的实施例中，提供三个复合行星齿轮(306, 308)，并且环齿轮310包括带有互连凸缘部分336的两个半部。图7还公开了用于清除油的多个径向通道。
为了清楚起见，图8和图9图示其中设置有单个复合行星齿轮(306, 308)的行星支架328。副轴330延伸通过行星支架328的前侧和后侧中的开口。在一些实施例中，支架可经由柔性支承系统连接到发动机框架，其中柔性支承系统构造成经由在下部部分处的孔收集油和清除油。
图10是齿轮组件302的后侧视图，指示在行星支架328中的多个孔口360，以提供至与输入轴342的凸缘部分344相关联的螺栓的组装通路。参考图3、图10和图11，在一些实施例中，输入轴的凸缘部分的螺栓连接直径可高于副轴330的内孔的最内弧。在另一个实施例中，输入轴的凸缘部分的螺栓连接直径346可低于副轴330的内孔的最内弧。
如上文所讨论的，太阳齿轮可经由输入轴342连接到涡轮。输入轴可包括柔性连接部分。在一些实施例中，柔性连接部分可包括螺栓连接在一起的至少一对薄凸缘。在一些实施例中，柔性连接部分可包括用于油清除的径向通道。在一些实施例中，输入轴342可经由花键连接到涡轮轴。
在一些实施例中，在第一级和第二级之间的齿轮比划分可针对各个级在从40%到60%的范围内(即，针对第一级从40%到60%，并且针对第二级从60%到40%)。
如上文所讨论的，在一些实施例中，太阳齿轮304、行星齿轮306、308和环齿轮310可为具有第一组和第二组螺旋齿的双螺旋齿轮，第一组和第二组螺旋齿相对于彼此以锐角倾斜。
在图3中所示出的实施例中，齿轮组件302是星形齿轮构造，其中行星支架大体上通过支承结构在发动机内固定(例如，静态)。太阳齿轮304由输入轴(例如，低速轴)驱动。行星齿轮支架328可旋转地联接到复合行星齿轮306、308的副轴，并且环齿轮310构造成围绕纵向发动机轴线中心线在周向方向上旋转，这继而驱动功率输出源(例如，风扇轴)，该功率输出源联接到环齿轮并构造成与环齿轮一起旋转，以驱动风扇组件。在该实施例中，低速轴在与风扇轴旋转的方向相反的周向方向上旋转。
在其它实施例中，齿轮组件可具有行星构造，其中环齿轮通过支承结构在发动机内固定(例如，静态)。太阳齿轮由输入轴(即低速轴)驱动，并且代替环齿轮旋转，行星支架在与低速轴旋转方向相同的方向上旋转，以驱动功率输出源(例如风扇轴)和风扇组件。
再次参考图3，环齿轮310联接到风扇驱动轴340以驱动风扇。太阳齿轮304联接到输入功率源(例如，输入轴342)。在一些实施例中，输入轴可与太阳齿轮一体地形成。行星齿轮的双螺旋啮合轴向地平衡各个复合行星齿轮的四个(相位)齿轮组上的负载。第二级行星齿轮308可由行星内孔处的两排圆柱滚子轴承344支承。另外，风扇驱动轴340可由锥形滚子轴承350支承，锥形滚子轴承350以轴向紧凑的方式支承风扇驱动轴。在一些实施例中，滚子轴承可由陶瓷材料形成。在一些实施例中，滚子轴承可通过座圈下润滑来润滑，其中润滑剂被引导到内座圈之下，并通过内座圈中的多个孔被挤出。在一些实施例中，如图3中所示出的，两组滚子轴承344的内部支承元件可为实心的独特元件。
在一些实施例中，用于变桨控制机构的输油轴承可设置在齿轮组件的前侧上，并且齿轮组件/变桨控制供油管线可通过静态行星支架提供。
在一些实施例中，成对的齿轮组中的一个(例如，第一和第二齿轮组中的一个、第三或第四齿轮组中的一个)相对于另一个齿轮组角向错位(clock)齿轮节距的设定量。例如，第一齿轮组的齿可相对于第二齿轮组的齿角向错位齿轮节距的第一量。第一量可在四分之一和二分之一之间。类似地，第三齿轮组的齿可相对于第四齿轮组的齿角向错位齿轮节距的第二量。第二量可在四分之一和二分之一之间。
本文中所公开的齿轮组件可提供相对于常规系统的显著优点。例如，管状行星齿轮副轴可提供重量减轻的齿轮组件，同时还在齿轮组件的中间平面区段中提供改善的扭矩反作用。另外，相对于常规系统，具有管状行星齿轮副轴的齿轮箱的组装可更高效。
本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。
本发明的另外的方面由以下条款的主题提供：
1. 一种涡轮机发动机(100, 200)，包括：风扇组件(104, 204)，其包括多个风扇叶片(108, 208)；以及核心发动机(106, 206)，其包括涡轮和能够与涡轮一起旋转的输入轴(122, 222)；以及齿轮组件(102, 202, 302)，其以第一速度接收输入轴(122, 222)并以第二速度驱动联接到风扇组件(104, 204)的输出轴(124, 224)，第二速度比第一速度更慢。齿轮组件(102, 202, 302)包括太阳齿轮(304)、多个行星齿轮副轴(330)和环齿轮(310)，多个行星齿轮副轴各自支承第一级行星齿轮(306)和第二级行星齿轮(308)。太阳齿轮围绕齿轮组件的纵向中心线(120, 220, 320)旋转，并且多个行星齿轮副轴具有管状形状。
2. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，行星齿轮副轴(330)包括第一外部部分(334)、第二外部部分(334)以及在第一外部部分和第二外部部分之间的中间部分(332)，并且第一级行星齿轮(306)包括支承在行星齿轮副轴的中间部分处的第一齿轮组(316)和第二齿轮组(318)，并且第二级行星齿轮(308)包括支承在行星齿轮副轴的第一外部部分处的第三齿轮组(320)和支承在行星齿轮副轴的第二外部部分处的第四齿轮组(322)。
3. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，太阳齿轮(304)、第一级行星齿轮(306)和第二级行星齿轮(308)以及环齿轮(310)包括双螺旋齿轮。
4. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，第三齿轮组(320)和第四齿轮组(322)由第一齿轮组(316)和第二齿轮组(318)间隔开，并且第三齿轮组(320)和第四齿轮组(322)相对于彼此以锐角倾斜。
5. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，环齿轮(310)包括与第三齿轮组(320)啮合的第一环齿轮组(324)和与第四齿轮组(322)啮合的第二环齿轮组(326)。
6. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机，其中，齿轮组件的齿轮比在从6:1至14:1、从6:1至12:1、从7:1至11:1或从8:1至10:1的范围内。
7. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，齿轮组件是星形齿轮构造，其中行星齿轮支架相对于涡轮机发动机固定并且不旋转。
8. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，齿轮组件是行星齿轮构造，其中环齿轮相对于涡轮机发动机固定并且不旋转。
9. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，风扇组件是单级无涵道风扇叶片。
10. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，第一级行星齿轮具有第一直径，并且第二级行星齿轮具有第二直径，其中，第一直径与第二直径的比率在从1.0至2.0、1.2至1.7、1.3至1.6或1.4至1.5的范围内。
11. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，进一步包括两排滚子轴承，这两排滚子轴承分别支承第二级行星齿轮的第三齿轮组和第四齿轮组。
12. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，存在三个行星齿轮副轴(330)。
13. 一种用于与涡轮机一起使用的齿轮组件(102, 202, 302)，齿轮组件包括：太阳齿轮(304)；多个行星齿轮副轴(330)，其各自支承第一级行星齿轮(306)和第二级行星齿轮(308)；以及环齿轮(310)，行星齿轮副轴(330)包括第一外部部分(334)、第二外部部分(334)以及在第一外部部分和第二外部部分之间的中间部分(332)。第一级行星齿轮(306)包括支承在行星齿轮副轴的中间部分处的第一齿轮组(316)和第二齿轮组(318)，并且第二级行星齿轮(308)包括支承在行星齿轮副轴的第一外部部分处的第三齿轮组(320)和支承在行星齿轮副轴的第二外部部分处的第四齿轮组(322)，并且多个行星齿轮副轴具有管状形状。
14. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，第一齿轮导叶相对于第二齿轮导叶角向错位齿轮节距的第一量。
15. 根据条款14所述的涡轮机发动机，其中，第一量在四分之一和二分之一之间。
16. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，第三齿轮导叶相对于第四齿轮导叶角向错位齿轮节距的第二量。
17. 根据条款16所述的涡轮机发动机，其中，第二量在四分之一和二分之一之间。
18. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，滚子由陶瓷材料制成。
19. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，滚子在座圈下方润滑。
20. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，第一滚子轴承和第二滚子轴承的内部支承元件是实心的独特元件。
21. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，各个副轴在其内部管状腔体的最大区段中具有多个清除孔。
22. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，太阳齿轮经由输入轴连接到涡轮，并且其中，存在至少一个弯曲柔性元件。
23. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，输入轴的柔性至少部分地经由螺栓连接在一起的至少一对薄凸缘来提供。
24. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，柔性元件包括用于油清除的径向通道。
25. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，输入轴经由花键连接到涡轮轴。
26. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，支架经由柔性支承系统连接到发动机框架。
27. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，将支架连接到发动机框架的柔性支承系统构造成经由在下部部分处的孔收集油和清除油。
28. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，输入轴中的至少一个凸缘的螺栓连接直径高于副轴销的内孔的最内弧。
29. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，其中，输入轴中的至少一个凸缘的螺栓连接直径低于副轴销的内孔的最外弧。
30. 根据本文中的条款中的任何条款所述的涡轮机发动机，进一步包括用于在环齿轮的凸缘部分中清除油的多个径向通道。

Claims (10)

1.一种涡轮机发动机，包括：
风扇组件，其包括多个风扇叶片；
核心发动机，其包括涡轮和能够与所述涡轮一起旋转的输入轴；以及
齿轮组件，其以第一速度接收所述输入轴并以第二速度驱动联接到所述风扇组件的输出轴，所述第二速度比所述第一速度更慢，所述齿轮组件包括太阳齿轮、多个行星齿轮副轴以及环齿轮，所述多个行星齿轮副轴各自支承第一级行星齿轮和第二级行星齿轮，所述太阳齿轮围绕所述齿轮组件的纵向中心线旋转，
其中，所述多个行星齿轮副轴具有管状形状。
2.根据权利要求1所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述行星齿轮副轴包括第一外部部分、第二外部部分以及在第一外部部分和第二外部部分之间的中间部分，并且
其中，所述第一级行星齿轮包括支承在所述行星齿轮副轴的所述中间部分处的第一齿轮组和第二齿轮组，并且所述第二级行星齿轮包括支承在所述行星齿轮副轴的所述第一外部部分处的第三齿轮组和支承在所述行星齿轮副轴的所述第二外部部分处的第四齿轮组。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述太阳齿轮、所述第一级行星齿轮和所述第二级行星齿轮以及所述环齿轮包括双螺旋齿轮。
4.根据权利要求2所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述第三齿轮组和所述第四齿轮组由所述第一齿轮组和所述第二齿轮组间隔开，并且所述第三齿轮组和所述第四齿轮组相对于彼此以锐角倾斜。
5.根据权利要求2所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述环齿轮包括与所述第三齿轮组啮合的第一环齿轮组和与所述第四齿轮组啮合的第二环齿轮组。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述齿轮组件的齿轮比在从6:1至14:1、从6:1至12:1、从7:1至11:1或从8:1至10:1的范围内。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述齿轮组件是星形齿轮构造，其中行星支架不旋转。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述齿轮组件是行星齿轮构造，其中环齿轮不旋转。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述风扇组件是单级无涵道风扇叶片。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的涡轮机发动机，其特征在于，所述第一级行星齿轮具有第一直径，并且所述第二级行星齿轮具有第二直径，其中，所述第一直径与所述第二直径的比率在从1.0至2.0、1.2至1.7、1.3至1.6或1.4至1.5的范围内。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11174782B2 (en) * 2017-02-10 2021-11-16 Pratt & Whitney Canada Corp. Planetary gearbox for gas turbine engine
US11542829B2 (en) * 2020-05-06 2023-01-03 Ge Avio S.R.L. Turbomachines and epicyclic gear assemblies with axially offset sun and ring gears
FR3136531A1 (fr) * 2022-06-13 2023-12-15 Safran Transmission Systems Train d’engrenages compact pour réducteur de turbomachine

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130192264A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-01 Michael E. McCune Turbine engine gearbox
US20140250860A1 (en) * 2013-03-07 2014-09-11 Rolls-Royce Corporation Multi-shaft gas turbine engine
CN104220729A (zh) * 2012-04-11 2014-12-17 通用电气公司 齿轮箱和具有齿轮传动风扇的涡轮发动机
US8939714B1 (en) * 2006-07-05 2015-01-27 United Technologies Corporation Method of assembly for gas turbine fan drive gear system
CN107013669A (zh) * 2015-10-19 2017-08-04 通用电气公司 带有座圈内润滑设计的圆柱滚子轴承的行星齿轮箱
CN107023662A (zh) * 2015-09-25 2017-08-08 通用电气公司 具有高长度与直径比的滚子的双排圆柱形滚子轴承
EP3444465A2 (en) * 2017-08-14 2019-02-20 General Electric Company Power gearbox gear arrangement
CN110234839A (zh) * 2017-01-30 2019-09-13 通用电气阿维奥有限责任公司 用于涡轮发动机的柔性联接轴
US20190360356A1 (en) * 2018-05-25 2019-11-28 Pratt & Whitney Canada Corp. Planetary gearbox having compliant journal bearings
CN111828174A (zh) * 2019-04-16 2020-10-27 赛峰传动系统公司 飞行器涡轮机的机械减速器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB691775A (en) 1951-11-23 1953-05-20 Gen Electric Improvements in and relating to planetary gearing
US3307433A (en) * 1963-12-02 1967-03-07 Curtiss Wright Corp Compound planetary speed reducer with adjustable gearing
US6966865B2 (en) 2003-11-10 2005-11-22 The Boeing Company High ratio, reduced size epicyclic gear transmission for rotary wing aircraft with improved safety and noise reduction
US7926259B2 (en) 2006-10-31 2011-04-19 General Electric Company Turbofan engine assembly and method of assembling same
WO2010030724A1 (en) 2008-09-10 2010-03-18 The Timken Company Power train for wind turbine
US9995174B2 (en) * 2010-10-12 2018-06-12 United Technologies Corporation Planetary gear system arrangement with auxiliary oil system
CA2904709A1 (en) 2014-09-17 2016-03-17 Ge Avio S.R.L. Planet-carrier for an epicyclic gearing and epicyclic gearing provided with such a planet-carrier
US11274729B2 (en) * 2019-07-18 2022-03-15 Rolls-Royce Plc Turbofan gas turbine engine with gearbox

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8939714B1 (en) * 2006-07-05 2015-01-27 United Technologies Corporation Method of assembly for gas turbine fan drive gear system
US20130192264A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-01 Michael E. McCune Turbine engine gearbox
CN104220729A (zh) * 2012-04-11 2014-12-17 通用电气公司 齿轮箱和具有齿轮传动风扇的涡轮发动机
US20140250860A1 (en) * 2013-03-07 2014-09-11 Rolls-Royce Corporation Multi-shaft gas turbine engine
CN107023662A (zh) * 2015-09-25 2017-08-08 通用电气公司 具有高长度与直径比的滚子的双排圆柱形滚子轴承
CN107013669A (zh) * 2015-10-19 2017-08-04 通用电气公司 带有座圈内润滑设计的圆柱滚子轴承的行星齿轮箱
CN110234839A (zh) * 2017-01-30 2019-09-13 通用电气阿维奥有限责任公司 用于涡轮发动机的柔性联接轴
EP3444465A2 (en) * 2017-08-14 2019-02-20 General Electric Company Power gearbox gear arrangement
US20190360356A1 (en) * 2018-05-25 2019-11-28 Pratt & Whitney Canada Corp. Planetary gearbox having compliant journal bearings
CN111828174A (zh) * 2019-04-16 2020-10-27 赛峰传动系统公司 飞行器涡轮机的机械减速器

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