CN113833827A - 用于具有润滑剂储存兜部的航空发动机的齿轮组件 - Google Patents

Abstract

提供用于航空发动机(10)的齿轮组件(100)。齿轮组件(100)包括：第一齿轮(102)，设置在齿轮组件(100)的中心线轴线(12)处；第二齿轮(104)，以相邻径向布置联接到第一齿轮(102)，以在第一齿轮(102)和第二齿轮(104)之间形成第一啮合部(112)；静态部分(108)，以相邻周向布置联接到第二齿轮(104)，静态部分(108)限定兜部(116)；以及喷杆(110)，设置在静态部分(108)内，使得喷杆(110)的供应开口(126)指向第一齿轮(102)和第二齿轮(104)之间的第一啮合部(112),其中，供应开口(126)被构造为向第一齿轮(102)和第二齿轮(104)之间的第一啮合部(112)提供润滑剂流，并且至少一部分润滑剂流被兜部(116)收集。润滑剂流从兜部(116)连续地释放到第二齿轮(104)和第三齿轮(106)之间的第二啮合部(114)或更一般地释放到齿轮系统，以在中断状态期间实现齿轮和轴承的润滑。

Description

用于具有润滑剂储存兜部的航空发动机的齿轮组件

政府资助的研究

导致本申请的项目已根据资助协议编号CS2-LPA-GAM-2018/2019-01获得欧盟地平线2020研究和创新计划下的清洁天空2联合项目的资助。

技术领域

本主题大体涉及齿轮驱动系统，或更具体地，涉及包括具有润滑剂储存兜部(pocket)的齿轮组件的齿轮驱动系统。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。此外，燃气涡轮发动机的核心通常以串行流动顺序包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供到压缩机区段的入口，在压缩机区段中一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气直到其到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段导向到涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，然后通过排气区段导向到例如大气。

机械和机电系统(例如燃气涡轮发动机或其他发动机)包括齿轮组件，以改变两个或更多个轴之间的输入或输出转速，从而优化涡轮发动机的效率和性能。齿轮组件也用于移动附件和/或螺旋桨或转子。例如，齿轮组件用于分离涡轮风扇发动机中的涡轮和风扇轴，以及用于分离涡轮螺旋桨发动机中的燃气涡轮和螺旋桨。

用于这种齿轮组件的润滑剂系统被设计为供应注入齿轮啮合部中的润滑剂。然而，主润滑系统可能会中断向齿轮组件提供润滑剂几秒钟(例如油中断事件)或更长时间(例如油耗尽事件)。为避免齿轮和轴承故障或损坏，需要附加部件(例如辅助系统)以在此类中断期间提供润滑剂。在中断期间提供润滑的传统系统需要附加部件(例如辅助系统)，并且需要专用硬件和飞行前填充/排放活动来操作。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践而获知。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种齿轮组件。齿轮组件包括：第一齿轮，第一齿轮设置在齿轮组件的中心线轴线处；第二齿轮，第二齿轮以相邻径向布置联接到第一齿轮，以在第一齿轮和第二齿轮之间形成第一啮合部；静态部分，静态部分以相邻周向布置联接到第二齿轮，静态部分限定兜部；以及喷杆，喷杆设置在静态部分内，使得喷杆的供应开口指向第一齿轮和第二齿轮之间的第一啮合部，其中，供应开口被构造为向第一齿轮和第二齿轮之间的第一啮合部提供润滑剂流，并且至少一部分润滑剂流被兜部收集。

在某些示例性实施例中，齿轮组件包括第三齿轮，第三齿轮以相邻径向布置联接到第二齿轮，以在第二齿轮和第三齿轮之间形成第二啮合部，其中，在润滑剂流被中断而无法提供给供应开口的主润滑系统的中断状态期间，润滑剂流从兜部释放到第二齿轮和第三齿轮之间的第二啮合部，并且其中，主润滑系统在工作状态期间将润滑剂流提供给供应开口。

在某些示例性实施例中，静态部分限定与兜部间隔开的流动孔口，并且其中，从兜部释放的润滑剂流也在中断状态期间流过流动孔口到第二齿轮和第三齿轮之间的第二啮合部。

在某些示例性实施例中，兜部包括入口和出口，并且其中，兜部的入口大于流动孔口，使得来自供应开口的润滑剂流首先被兜部收集。

在某些示例性实施例中，润滑剂流经由第一齿轮和第二齿轮之间的离心力和风阻效应流入兜部。

在某些示例性实施例中，润滑剂流也在中断状态期间经由第二齿轮的泵送效应从兜部释放到第二齿轮和第三齿轮之间的第二啮合部。

在某些示例性实施例中，第一齿轮是能够围绕齿轮组件的中心线轴线旋转的太阳齿轮，第二齿轮是联接到太阳齿轮的星形齿轮，并且第三齿轮是联接到星形齿轮的环形齿轮。

在本公开的另一个示例性实施例中，提供了一种包括具有齿轮组件的航空发动机的机械或机电系统。齿轮组件包括：第一齿轮，第一齿轮设置在齿轮组件的中心线轴线处；第二齿轮，第二齿轮以相邻径向布置联接到第一齿轮，以在第一齿轮和第二齿轮之间形成第一啮合部；静态部分，静态部分以相邻周向布置联接到第二齿轮，静态部分限定兜部；以及喷杆，喷杆设置在静态部分内，使得喷杆的供应开口指向第一齿轮和第二齿轮之间的第一啮合部，其中，供应开口被构造为向第一齿轮和第二齿轮之间的第一啮合部提供润滑剂流，并且至少一部分润滑剂流被兜部收集。

在某些示例性实施例中，该系统包括与齿轮组件连通的主润滑系统，主润滑系统能够在工作状态和中断状态之间转换，在工作状态中，润滑剂流被提供到供应开口，在中断状态中，润滑剂流被中断而无法提供到供应开口。

在某些示例性实施例中，该系统包括第三齿轮，第三齿轮以相邻径向布置联接到第二齿轮，以在第二齿轮和第三齿轮之间形成第二啮合部，其中，当主润滑系统处于中断状态时，润滑剂流也从兜部释放到第二齿轮和第三齿轮之间的第二啮合部。

在某些示例性实施例中，静态部分限定与兜部间隔开的流动孔口，并且其中，当主润滑系统处于中断状态时，从兜部释放的润滑剂流流过流动孔口到第二齿轮和第三齿轮之间的第二啮合部。

在某些示例性实施例中，兜部包括入口和出口，并且其中，兜部的入口大于流动孔口，使得来自供应开口的润滑剂流首先被兜部收集。

在某些示例性实施例中，润滑剂流经由第一齿轮和第二齿轮之间的离心力和风阻效应流入兜部。

在某些示例性实施例中，润滑剂流也在中断状态期间经由第二齿轮的泵送效应从兜部释放到第二齿轮和第三齿轮之间的第二啮合部。

在某些示例性实施例中，第一齿轮是能够围绕齿轮组件的中心线轴线旋转的太阳齿轮，第二齿轮是联接到太阳齿轮的行星齿轮，并且第三齿轮是联接到行星齿轮的环形齿轮。

参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图说明了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：

图1是根据本公开的示例性实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。

图2是根据本公开的示例性实施例的齿轮组件的示意性侧横截面视图。

图3是根据本公开的示例性实施例的齿轮组件的示意性前视图。

图4是根据本公开的示例性实施例的齿轮组件的详细示意性前视图。

图5是根据本公开的示例性实施例的齿轮组件的详细示意性前视图。

在几个视图中，相应的附图标记表示相应的部分。本文阐述的示例说明了本公开的示例性实施例，并且此类示例不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母名称来指代附图中的特征。附图和描述中相同或相似的名称已经被用于指代本发明的相同或相似部分。

提供以下描述以使本领域技术人员能够制造和使用设想用于实现本发明的所描述的实施例。然而，各种修改、等同物、变化和替代物对本领域技术人员来说仍然是显而易见的。任何和所有这样的修改、变化、等同物和替代物都旨在落入本发明的精神和范围内。

为了下文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“横向”、“纵向”及其派生词应与本发明在附图中定向的有关。然而，应当理解，除非明确指出相反，否则本发明可以采用各种替代变化。还应当理解的是，附图中示出的以及以下说明书中描述的具体装置仅是本发明的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其他物理特性不应被认为是限制性的。

如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。

术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。

除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数指代。

在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言被应用于修饰可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生变化的任何定量表示。因此，由诸如“大约”、“近似”和“基本上”的术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在百分之十的范围内。在此以及整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则这种范围被识别并且包括其中包含的所有子范围。

在此以及整个说明书和权利要求中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则这种范围被识别并且包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以彼此独立地组合。

集成在现代航空发动机中的周转齿轮箱需要连续润滑以传递动力。在特殊的非设计或中断状态下，润滑供应可能会中断几秒钟或更长时间。为避免齿轮和轴承故障或损坏，传统系统使用附加辅助系统。然而，此类附加系统需要专用硬件和/或飞行前填充/排放活动来操作。本公开的齿轮组件利用集成到齿轮组件的静态部分中的结构在中断状态期间向齿轮组件(例如周转齿轮箱)提供几秒钟的润滑。以此方式，本公开的齿轮组件不需要传统系统中所需的任何外部连接或附加部件。

本公开的齿轮组件提供了用于在主润滑系统的工作状态期间收集和储存润滑剂的系统，其中润滑剂流被提供到喷杆的供应开口。例如，在主润滑系统的工作状态期间，润滑剂流穿过供应通道并流出喷杆的供应开口到达第一齿轮和第二齿轮之间的第一啮合部。接下来，润滑剂流经由第一齿轮和第二齿轮之间的离心力和风阻效应流入本公开的齿轮组件的兜部中。以此方式，本公开的齿轮组件能够在主润滑系统的工作状态期间将润滑剂流的一部分储存在静态部分的兜部内，以供以后在中断状态期间用于润滑系统。

本公开的齿轮组件能够在主润滑系统的中断状态期间释放储存在齿轮组件的静态部分的兜部内的润滑剂流。在中断状态期间，主润滑系统中断向喷杆的供应开口提供润滑剂流。

在主润滑系统的中断状态期间，润滑剂流经由第二齿轮的泵送效应和重力(当作用时)从本公开的齿轮组件的兜部释放到本公开的第二齿轮和第三齿轮之间的第二啮合部。以此方式，本公开的齿轮组件能够在主润滑系统的中断状态期间连续地润滑齿轮系统的齿轮和啮合部，而不需要附加部件、辅助系统和/或油箱。换句话说，本公开的齿轮组件利用齿轮组件的静态部分内的兜部来储存残余润滑剂并利用由本公开的齿轮生成的流体动力场，以允许在中断状态期间通过齿轮泵送效应和重力(当作用时)来润滑系统。

现在参考附图，其中在所有附图中相同的数字表示相同的元件，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁路涡轮风扇喷气发动机10，在本文中称为“涡轮风扇发动机10”。尽管图1示出了涡轮风扇发动机构造，但是本公开的齿轮组件与其他构造(例如涡轮螺旋桨发动机或其他构造)兼容，如下所述。如图1所示，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(平行于提供用于参考的纵向中心线12延伸)和径向方向R。通常，涡轮风扇发动机10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的涡轮机16。在示例性实施例中，发动机10包括齿轮组件或动力齿轮箱46，其具有用于将燃气涡轮轴与风扇轴分离的多个齿轮。动力齿轮箱46的位置不限于涡轮风扇发动机10的示例性实施例中所示的位置。例如，动力齿轮箱46的位置可沿轴向方向A变化。

在其他示例性实施例中，本公开的齿轮组件可包括在涡轮螺旋桨发动机构造中，其中齿轮箱将燃气涡轮与螺旋桨分离。

还预期本公开的齿轮组件能够用于任何机械或机电系统，例如燃气涡轮发动机、活塞发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、其他齿轮驱动系统，和/或转子驱动系统。

所示的示例性涡轮机16通常包括限定环形入口20的基本上管状外壳18。外壳18以串行流动关系包围：压缩机区段，其包括增压或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；以及喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。其他实施例可以具有不同的涡轮机构造。例如，不直接连接到LP压缩机的LP涡轮例如在解耦齿轮箱构造中。此外，压缩机区段、燃烧区段26和涡轮区段一起至少部分地限定延伸通过其中的核心空气流动路径37。

本公开的齿轮组件与标准风扇、可变螺距风扇或其他构造兼容。对于所描绘的实施例，风扇区段14可包括可变螺距风扇38，其具有以间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40通常沿径向方向R从盘42向外延伸。借助于风扇叶片40可操作地联接到合适的致动构件44，每个风扇叶片40可相对于盘42绕螺距轴线P旋转，该致动构件44被构造成共同地一致改变风扇叶片40的螺距。风扇叶片40、盘42和致动构件44可通过LP轴36跨齿轮组件或动力齿轮箱46一起围绕纵向轴线12旋转。齿轮组件46可实现第一轴(例如LP轴36)和第二轴(例如LP压缩机轴和/或风扇轴)之间的速度变化。例如，在一个实施例中，齿轮组件46可以设置在第一轴和第二轴之间的布置中，以便降低从一个轴到另一个轴的输出速度。

更一般地，齿轮组件46可以沿轴向方向A放置在任何地方以分离两个轴的速度，无论何时从部件效率的角度来看这样做都是方便的，例如更快的LP涡轮与更慢的风扇和LP压缩机或更快的LP涡轮和LP压缩机与更慢的风扇，或者由于技术限制而需要这样做，例如，涡轮螺旋桨发动机中的螺旋桨尖端速度需要比燃气涡轮轴速度低得多的速度。

仍然参考图1的示例性实施例，盘42被可旋转的前机舱48覆盖，前机舱48在空气动力学上成形为促进气流通过多个风扇叶片40。此外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳体或外机舱50，其周向围绕风扇38和/或涡轮机16的至少一部分。对于所描绘的实施例，机舱50由多个周向间隔开的出口导向轮叶52相对于涡轮机16被支撑。此外，机舱50的下游区段54在涡轮机16的外部分上延伸，以便在它们之间限定旁路气流通道56。

在涡轮风扇发动机10的操作期间，一定量空气58通过机舱50和/或风扇区段14的相关入口60进入涡轮风扇发动机10。当一定量空气58穿过风扇叶片40时，如箭头62所示的空气58的第一部分被引导或导向到旁路气流通道56中，并且如箭头64所示的空气58的第二部分被引导或导向到LP压缩机22中。第一部分空气62和第二部分空气64之间的比率通常称为旁通比。然后，当第二部分空气64被导向通过高压(HP)压缩机24并进入燃烧区段26时，第二部分空气64的压力增加，在燃烧区段26中，第二部分空气64与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。

燃烧气体66被导向通过HP涡轮28，在HP涡轮28中，来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能经由联接到外壳18的HP涡轮定子轮叶68和联接到HP轴或线轴34的HP涡轮转子叶片70的连续级提取，因此使HP轴或线轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。然后，燃烧气体66被导向通过LP涡轮30，在LP涡轮30中，经由联接到外壳18的LP涡轮定子轮叶72和联接到LP轴或线轴36的LP涡轮转子叶片74的顺序级从燃烧气体66提取第二部分热能和动能，因此使LP轴或线轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。

燃烧气体66随后被导向通过涡轮机16的喷射排气喷嘴区段32以提供推进推力。同时，随着第一部分空气62在从涡轮风扇发动机10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被导向通过旁路气流通道56，第一部分空气62的压力显著增加，也提供推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30和喷射排气喷嘴区段32至少部分地限定用于将燃烧气体66导向通过涡轮机16的热气路径78。

然而，应当理解，图1中描绘的示例性涡轮风扇发动机10仅作为示例，并且在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机10可以具有任何其他合适的构造。例如，在其他示例性实施例中，本公开的发动机可以是飞机发动机或直升机发动机的一部分。在其他示例性实施例中，任何其他合适的发动机可以与本公开的齿轮组件一起使用。例如，在其他实施例中，发动机可以是任何其他合适的燃气涡轮发动机，例如涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、任何其他合适的涡轮轴发动机等。以这种方式，将进一步认识到，在其他实施例中，燃气涡轮发动机可以具有任何其他合适的构造，例如任何其他合适数量或布置的轴、压缩机、涡轮、风扇等。此外，尽管本文未描绘，但在其他实施例中，燃气涡轮发动机可以是任何其他合适类型的燃气涡轮发动机，例如并入发电系统的工业燃气涡轮发动机、航海燃气涡轮发动机等。此外，仍然在替代实施例中，本公开的方面可以并入任何其他类型的内燃机(例如往复式发动机)或以其他方式与任何其他类型的内燃机(例如往复式发动机)一起使用。

现在参考图2-5，提供了根据本公开的示例性方面的用于航空发动机(例如燃气涡轮发动机)的齿轮组件100的示意图。在至少某些示例性实施例中，图2-5中描绘的示例性齿轮组件100可以并入例如以上参考图1描述的示例性发动机10(例如，可以并入图1中描绘的和上面描述的齿轮组件46，或取决于涡轮风扇发动机架构在沿着轴向方向A的其他位置，或在其他构造(例如涡轮螺旋桨发动机)或其他齿轮驱动系统中)。

参考图2-5，提供了根据本公开的方面的齿轮组件100的示例性实施例。图2提供了本公开的齿轮组件100的纵向侧视图并且图3-5提供了本公开的齿轮组件100的周向视图。齿轮组件100限定与延伸通过齿轮组件100的参考纵向中心线轴线12同向的纵向方向L。参考径向方向R从中心线轴线12延伸。参考周向方向C相对于中心线轴线12延伸。图2-5示意性地示出了本公开的齿轮组件100的一部分。

参考图2-5，在示例性实施例中，本公开的齿轮组件100通常包括第一齿轮102、第二齿轮104、第三齿轮106、静态部分108和喷杆110。在一个实施例中，静态部分108可以是齿轮组件100的用作润滑支撑的静态结构。在其他实施例中，部分108可以具有其他构造。

在一个实施例中，第一齿轮102设置在齿轮组件100的中心线轴线12处。第二齿轮104沿径向方向R以相邻布置联接到第一齿轮102，以在第一齿轮102和第二齿轮104之间形成第一啮合部112。第三齿轮106沿径向方向R以相邻布置联接到第二齿轮104，以在第二齿轮104和第三齿轮106之间形成第二啮合部114。

参考图3-5，在一个实施例中，静态部分108沿周向方向C以相邻布置联接到第二齿轮104。例如，静态部分108可以设置在相邻的第二齿轮104之间，如图3-4所示。在示例性实施例中，静态部分108限定兜部116和与兜部116间隔开的流动孔口118。设置在静态部分108内的兜部116包括入口120和出口122。

参考图5，在示例性实施例中，兜部116包括导流侧壁150、导流底壁152和弯曲的导流连接壁154。弯曲的导流连接壁154位于对应的导流侧壁150和导流底壁152之间。导流侧壁150、导流底壁152和弯曲的导流连接壁154被成形为引导润滑剂流进和流出兜部116的出口122。在一个实施例中，兜部116的入口120包括入口孔或孔口120。在一个实施例中，兜部116的出口122包括出口孔或孔口122。参考图3和图4，在一个示例性实施例中，兜部116包括两个相对的出口孔口122。参考图5，在另一示例性实施例中，兜部116包括一个出口孔口122。在一个实施例中，出口孔口122位于弯曲的导流连接壁154内。在另一个实施例中，出口孔口122位于导流侧壁150内。在又一个实施例中，出口孔口122位于导流底壁152内。在其他示例性实施例中，兜部116可以包括用于各种不同应用的任意数量的出口孔口122。参考图5，在一个示例性实施例中，兜部116包括两个入口孔口120。参考图3和图4，在一个示例性实施例中，兜部116包括一个入口孔口120。在其他示例性实施例中，兜部116可以包括用于各种不同应用的任意数量的入口孔口120。在一个实施例中，入口孔口120位于导流侧壁150的一部分内。在一个实施例中，兜部116的入口孔口120和出口孔口122具有大约10mm或更小的直径。在其他实施例中，兜部116的入口孔口120和出口孔口122可具有用于各种不同应用的其他尺寸。

参考图5，在示例性实施例中，兜部116具有三角形横截面形状，但预期兜部116可具有其他形状和尺寸。例如，兜部116可以具有其他多面多边形横截面形状。参考图3-5，预期本公开的静态部分108的兜部116的尺寸可以设计为例如具有期望体积，以取决于润滑剂中断时间要求储存用于期望应用的特定量润滑剂。换句话说，本公开的兜部116的尺寸可以设计为例如具有用于多种不同应用的期望体积，并且可以设计为允许足够百分比的润滑剂132的供应流来自其中的喷杆110。

参考图2-5，在示例性实施例中，齿轮组件100包括静态部分108内的喷杆110。在一个实施例中，喷杆110包括与供应通道128连通的供应开口126。供应通道128形成主润滑系统130，该主润滑系统130在主润滑系统130的工作状态期间通过供应通道128向供应开口126供应润滑剂132流，即由箭头132指示的润滑剂的入口流，如下文更详细描述的。在示例性实施例中，润滑剂132是油或类似的润滑剂。

参考图2-4，在示例性实施例中，喷杆110与第一齿轮102和第二齿轮104连通，使得喷杆110的供应开口126指向第一齿轮102和第二齿轮104之间的第一啮合部112。

参考图2-4，现在将讨论提供给齿轮组件100的润滑剂132流。在示例性实施例中，喷杆110的供应开口126向第一齿轮102和第二齿轮104之间的第一啮合部112提供润滑剂132流，即由箭头132指示的润滑剂入口流。接着，在接触第一齿轮102和第二齿轮104之间的第一啮合部112之后的一部分润滑剂流向静态部分108内的兜部116并被其收集，例如，由箭头140指示的润滑剂流流向兜部116。例如，在主润滑系统130的工作状态期间，润滑剂132流穿过供应通道128并离开喷杆110的供应开口126到达第一齿轮102和第二齿轮104之间的第一啮合部112。接下来，一部分润滑剂流140经由第一齿轮102和第二齿轮104之间的离心力和风阻效应流入兜部116，例如，通过入口120并进入兜部116。在一个实施例中，将润滑剂填充到本公开的兜部116中对应于利用被注入一部分润滑剂的区域。以此方式，本公开的齿轮组件100能够在主润滑系统130的工作状态期间将一部分润滑剂流140储存在静态部分108的兜部116内，以供稍后在中断状态期间用于润滑系统。在示例性实施例中，兜部116的入口120大于流动孔口118，使得来自供应开口126的润滑剂132流接触第一齿轮102和第二齿轮104之间的第一啮合部112，然后由箭头140指示的润滑剂流首先被兜部116收集。预期本公开的静态部分108的兜部116的尺寸可以被设计为例如具有期望的体积，以取决于润滑剂中断时间要求储存用于期望应用的特定量润滑剂。换句话说，本公开的兜部116的尺寸可以被设计为例如具有期望的体积，以用于各种不同的应用。在示例性实施例中，流动孔口118允许润滑剂在中断状态期间朝向第二齿轮104和第三齿轮106之间的第二啮合部114注入。

本公开的齿轮组件100能够在主润滑系统130的中断状态期间释放静态部分108的兜部116内储存的润滑剂流140。在中断状态期间，主润滑系统130中断润滑剂132流以阻止其提供到喷杆110的供应开口126。换句话说，主润滑系统130与齿轮组件100连通并且主润滑系统130可在工作状态和中断状态之间转换，在工作状态下润滑剂132流被提供到供应开口126，在中断状态下润滑剂132流被中断而无法提供到供应开口126。

在示例性实施例中，由箭头142指示的润滑剂流在所有状态期间从兜部116连续地释放(例如，通过出口122释放)到第二齿轮104和第三齿轮106之间的第二啮合部114。当润滑剂132流被中断而无法提供到供应开口126时，兜部116仍然充满润滑剂并且它们继续向齿轮系统提供润滑剂流142几秒钟，这取决于兜部116的大小。换言之，在中断状态期间，由箭头142指示的润滑剂流从兜部116释放到第二齿轮104和第三齿轮106之间的第二啮合部114。在示例性实施例中，在主润滑系统130的中断状态期间，润滑剂流142经由第二齿轮104的泵送效应和重力(当作用时)从兜部116释放到第二齿轮104和第三齿轮106之间的第二啮合部114。以此方式，本公开的齿轮组件100能够在主润滑系统130的中断状态期间连续润滑齿轮102、104、106和啮合部112、114，而不需要附加部件、辅助系统和/或油箱。换言之，本公开的齿轮组件100利用静态部分108内的兜部116来储存残余润滑剂并利用由齿轮102、104、106生成的流体动力场，以允许在中断状态期间通过齿轮104的泵送效应和重力(当作用时)来润滑系统。在一个实施例中，在主润滑系统130的中断状态期间，从兜部116释放的润滑剂流142可以流过流动孔口118到第二齿轮104和第三齿轮106之间的第二啮合部114。

在一个实施例中，通过第二齿轮104和第三齿轮106联接促进在中断状态期间从兜部116释放到第二齿轮104和第三齿轮106之间的第二啮合部114的润滑剂流142，相对于第一齿轮102和第二齿轮104联接，第二齿轮104和第三齿轮106联接具有较低的润滑量。此外，在这样的条件下，除了第二齿轮104和第三齿轮106之间的第二啮合部114之外，本公开的齿轮组件100能够通过利用齿轮系统的旋转效应来至少部分地润滑第一齿轮102和第二齿轮104之间的第一啮合部112。

参考图3-4，在示例性实施例中，本公开的齿轮组件100可包括联接到第一齿轮102的多个第二齿轮104。在这样的实施例中，本公开的齿轮组件100可以包括多个静态部分108。例如，在一个实施例中，静态部分108可以在每对相邻的第二齿轮104之间。以此方式，本公开的齿轮组件100能够利用相应静态部分108内的多个兜部116来储存残余润滑剂并利用由齿轮102、104生成的流体动力场，以允许在中断状态期间通过齿轮104的泵送效应和重力(当作用时)来润滑系统。在这样的实施例中，在主润滑系统130的中断状态期间，从每个兜部116释放的润滑剂流142流到第二齿轮104和第三齿轮106之间的第二啮合部114。第二齿轮104和第三齿轮106中的每一个的旋转允许向齿轮104、106之间的几个啮合部提供润滑。

参考图2，在示例性实施例中，齿轮组件100还包括联接到第一齿轮102的第一轴134。第一轴134可以被限定为与中心线轴线12基本同心。齿轮组件100还包括第二轴136。在一个实施例中，第一轴134是输入轴并且第二轴136是输出轴。

在一个示例性实施例中，多个第二齿轮104可以经由托架联接到第二轴102。例如，在示例性实施例中，每个第二齿轮104可旋转地安装在托架的一部分(例如滚子轴承或销146)上。因此，第一轴134和第一齿轮102的旋转使得每个第二齿轮104能够围绕相应第二齿轮轴线138旋转。参考图2-4，为本公开的齿轮组件图示的示意图没有示出齿轮组件的整个托架部分。本公开的齿轮组件与本领域已知的标准托架构造兼容并利用该构造。此外，在一个实施例中，可以使第二齿轮轴线138围绕第一齿轮102(即，围绕中心线轴线12)旋转。在一个实施例中，联接到第二齿轮104的第二轴136可以与第二齿轮104一起围绕中心轴线12旋转。在其他示例性实施例中，第二轴136可以联接到第三齿轮106。第二齿轮104可以在第一齿轮102和第三齿轮106之间传递能量。因此，第二齿轮104可绕其第二齿轮轴线138旋转，而第二齿轮轴线138相对于中心线轴线12保持静止，即，第二齿轮轴线138不围绕中心线轴线12旋转。

在一个示例性实施例中，第一齿轮102是可围绕齿轮组件100的中心线轴线12旋转的太阳齿轮，第二齿轮104是联接到太阳齿轮的行星齿轮，并且第三齿轮106是联接到行星齿轮的环形齿轮。在一个实施例中，齿轮组件100形成星形齿轮系统的一部分。

在这样的实施例中，齿轮组件100的齿轮托架机械接地，环形齿轮或第三齿轮106可旋转并且输出轴从环形齿轮或第三齿轮106延伸。由于托架接地，行星齿轮或第二齿轮104不能绕太阳齿轮或第一齿轮102运动，因此被称为星形齿轮104。在操作中，输入轴134可旋转地驱动太阳齿轮或第一齿轮102，迫使每个星形齿轮或第二齿轮104绕其自身的轴线(即相应第二齿轮轴线138)旋转。在示例性实施例中，每个第二齿轮104可旋转地安装在托架的一部分(例如滚子轴承或销146)上。星形齿轮或第二齿轮104的旋转运动使环形齿轮或第三齿轮106转动，从而使输出轴136在与输入轴134相对的方向上转动。

预期本公开的齿轮组件100可以与航空发动机(例如，飞机发动机或直升机发动机)一起使用，并且还可以应用于本文未示出的其他机械或机电系统。在一些示例性实施例中，本文中大体示出和描述的齿轮组件100可以使用本领域已知的一种或多种制造方法生产。例如，齿轮组件100(包括但不限于齿轮102、104、106、静态部分108和/或喷杆110)可以经由已知的一种或多种处理(例如增材制造或3D打印、机加工处理、锻造、铸造等，或其组合)制造。更进一步，喷杆110可以例如经由本文所述的一种或多种处理，或经由粘合处理(例如焊接、钎焊、粘合剂、粘合等)或机械紧固件(例如，螺栓、螺母、螺钉、铆钉、拉杆等)，或以其他方式粘附喷杆110而形成到齿轮组件100中，例如在本文的示例性实施例中示出和描述的。替代地或附加地，齿轮组件100的各种部件可以经由材料去除处理(诸如但不限于机加工处理，例如切割、铣削、磨削、钻孔等)形成。

本发明的进一步方面由以下条项的主题提供：

1.一种齿轮组件(100)，包括：第一齿轮(102)，所述第一齿轮(102)设置在所述齿轮组件(100)的中心线轴线(12)处；第二齿轮(104)，所述第二齿轮(104)以相邻径向布置联接到所述第一齿轮(102)，以在所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间形成第一啮合部(112)；静态部分(108)，所述静态部分(108)以相邻周向布置联接到所述第二齿轮(104)，所述静态部分(108)限定兜部(116)；以及喷杆(110)，所述喷杆(110)设置在所述静态部分(108)内，使得所述喷杆(110)的供应开口(126)指向所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间的所述第一啮合部(112),其中，所述供应开口(126)被构造为向所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间的所述第一啮合部(112)提供润滑剂流，并且至少一部分所述润滑剂流被所述兜部(116)收集。

2.根据任何前述条项所述的齿轮组件(100)，进一步包括：第三齿轮(106)，所述第三齿轮(106)以相邻径向布置联接到所述第二齿轮(104)，以在所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间形成第二啮合部(114)，其中，在所述润滑剂流被中断而无法提供给所述供应开口(126)的主润滑系统(130)的中断状态期间，所述润滑剂流从所述兜部(116)释放到所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间的所述第二啮合部(114)，并且其中，所述主润滑系统(130)在工作状态期间将所述润滑剂流提供给所述供应开口(126)。

3.根据任何前述条项所述的齿轮组件(100)，其中，所述静态部分(108)限定与所述兜部(116)间隔开的流动孔口(118)，并且其中，从所述兜部(116)释放的所述润滑剂流也在所述中断状态期间流过所述流动孔口(118)到所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间的所述第二啮合部(114)。

4.根据任何前述条项所述的齿轮组件(100)，其中，所述兜部(116)包括入口(120)和出口(122)，并且其中，所述兜部(116)的所述入口(120)大于所述流动孔口(118)，使得来自所述供应开口(126)的所述润滑剂流首先被所述兜部(116)收集。

5.根据任何前述条项所述的齿轮组件(100)，其中，所述润滑剂流经由所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间的离心力和风阻效应流入所述兜部(116)。

6.根据任何前述条项所述的齿轮组件(100)，其中，所述润滑剂流也在所述中断状态期间经由所述第二齿轮(104)的泵送效应从所述兜部(116)释放到所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间的所述第二啮合部(114)。

7.根据任何前述条项所述的齿轮组件(100)，其中，所述第一齿轮(102)包括能够围绕所述齿轮组件(100)的所述中心线轴线(12)旋转的太阳齿轮，所述第二齿轮(104)包括联接到所述太阳齿轮的星形齿轮，并且其中，所述第三齿轮(106)包括联接到所述星形齿轮的环形齿轮。

8.一种机械或机电系统，包括：航空发动机(10)，所述航空发动机(10)包括齿轮组件(100)，所述齿轮组件(100)包括：第一齿轮(102)，所述第一齿轮(102)设置在所述齿轮组件(100)的中心线轴线(12)处；第二齿轮(104)，所述第二齿轮(104)以相邻径向布置联接到所述第一齿轮(102)，以在所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间形成第一啮合部(112)；静态部分(108)，所述静态部分(108)以相邻周向布置联接到所述第二齿轮(104)，所述静态部分(108)限定兜部(116)；以及喷杆(110)，所述喷杆(110)设置在所述静态部分(108)内，使得所述喷杆(110)的供应开口(126)指向所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间的所述第一啮合部(112),其中，所述供应开口(126)被构造为向所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间的所述第一啮合部(112)提供润滑剂流，并且至少一部分所述润滑剂流被所述兜部(116)收集。

9.根据任何前述条项所述的系统，进一步包括：主润滑系统(130)，所述主润滑系统(130)与所述齿轮组件(100)连通，所述主润滑系统(130)能够在工作状态和中断状态之间转换，在所述工作状态中，所述润滑剂流被提供到所述供应开口(126)，在所述中断状态中，所述润滑剂流被中断而无法提供到所述供应开口(126)。

10.根据任何前述条项所述的系统，进一步包括：第三齿轮(106)，所述第三齿轮(106)以相邻径向布置联接到所述第二齿轮(104)，以在所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间形成第二啮合部(114)，其中，当所述主润滑系统(130)处于所述中断状态时，所述润滑剂流也从所述兜部(116)释放到所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间的所述第二啮合部(114)。

11.根据任何前述条项所述的系统，其中，所述静态部分(108)限定与所述兜部(116)间隔开的流动孔口(118)，并且其中，当所述主润滑系统(130)处于所述中断状态时，从所述兜部(116)释放的所述润滑剂流流过所述流动孔口(118)到所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间的所述第二啮合部(114)。

12.根据任何前述条项所述的系统，其中，所述兜部(116)包括入口(120)和出口(122)，并且其中，所述兜部(116)的所述入口(120)大于所述流动孔口(118)，使得来自所述供应开口(126)的所述润滑剂流首先被所述兜部(116)收集。

13.根据任何前述条项所述的系统，其中，所述润滑剂流经由所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间的离心力和风阻效应流入所述兜部(116)。

14.根据任何前述条项所述的系统，其中，所述润滑剂流也在所述中断状态期间经由所述第二齿轮(104)的泵送效应从所述兜部(116)释放到所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间的所述第二啮合部(114)。

15.根据任何前述条项所述的系统，其中，所述第一齿轮(102)包括能够围绕所述齿轮组件(100)的所述中心线轴线(12)旋转的太阳齿轮，所述第二齿轮(104)包括联接到所述太阳齿轮的行星齿轮，并且其中，所述第三齿轮(106)包括联接到所述行星齿轮的环形齿轮。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

虽然本公开已经被描述为具有示例性设计，但是本公开可以在本公开的精神和范围内进一步修改。因此，本申请旨在使用其一般原理来覆盖本公开的任何变化、用途或改编。此外，本申请旨在覆盖在本公开所属领域的已知或惯例实践内并且落入所附权利要求的限制内的与本公开的这种偏离。

Claims (10)

1.一种齿轮组件(100)，其特征在于，包括：

第一齿轮(102)，所述第一齿轮(102)设置在所述齿轮组件(100)的中心线轴线(12)处；

第二齿轮(104)，所述第二齿轮(104)以相邻径向布置联接到所述第一齿轮(102)，以在所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间形成第一啮合部(112)；

静态部分(108)，所述静态部分(108)以相邻周向布置联接到所述第二齿轮(104)，所述静态部分(108)限定兜部(116)；以及

喷杆(110)，所述喷杆(110)设置在所述静态部分(108)内，使得所述喷杆(110)的供应开口(126)指向所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间的所述第一啮合部(112),

其中，所述供应开口(126)被构造为向所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间的所述第一啮合部(112)提供润滑剂流，并且至少一部分所述润滑剂流被所述兜部(116)收集。

2.根据权利要求1所述的齿轮组件(100)，其特征在于，进一步包括：

第三齿轮(106)，所述第三齿轮(106)以相邻径向布置联接到所述第二齿轮(104)，以在所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间形成第二啮合部(114)，

其中，在所述润滑剂流被中断而无法提供给所述供应开口(126)的主润滑系统(130)的中断状态期间，所述润滑剂流从所述兜部(116)释放到所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间的所述第二啮合部(114)，并且其中，所述主润滑系统(130)在工作状态期间将所述润滑剂流提供给所述供应开口(126)。

3.根据权利要求2所述的齿轮组件(100)，其特征在于，其中，所述静态部分(108)限定与所述兜部(116)间隔开的流动孔口(118)，并且其中，从所述兜部(116)释放的所述润滑剂流也在所述中断状态期间流过所述流动孔口(118)到所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间的所述第二啮合部(114)。

4.根据权利要求3所述的齿轮组件(100)，其特征在于，其中，所述兜部(116)包括入口(120)和出口(122)，并且其中，所述兜部(116)的所述入口(120)大于所述流动孔口(118)，使得来自所述供应开口(126)的所述润滑剂流首先被所述兜部(116)收集。

5.根据权利要求1所述的齿轮组件(100)，其特征在于，其中，所述润滑剂流经由所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间的离心力和风阻效应流入所述兜部(116)。

6.根据权利要求3所述的齿轮组件(100)，其特征在于，其中，所述润滑剂流也在所述中断状态期间经由所述第二齿轮(104)的泵送效应从所述兜部(116)释放到所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间的所述第二啮合部(114)。

7.根据权利要求2所述的齿轮组件(100)，其特征在于，其中，所述第一齿轮(102)包括能够围绕所述齿轮组件(100)的所述中心线轴线(12)旋转的太阳齿轮，所述第二齿轮(104)包括联接到所述太阳齿轮的星形齿轮，并且其中，所述第三齿轮(106)包括联接到所述星形齿轮的环形齿轮。

8.一种机械或机电系统，其特征在于，包括：

航空发动机(10)，所述航空发动机(10)包括齿轮组件(100)，所述齿轮组件(100)包括：

第一齿轮(102)，所述第一齿轮(102)设置在所述齿轮组件(100)的中心线轴线(12)处；

第二齿轮(104)，所述第二齿轮(104)以相邻径向布置联接到所述第一齿轮(102)，以在所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间形成第一啮合部(112)；

静态部分(108)，所述静态部分(108)以相邻周向布置联接到所述第二齿轮(104)，所述静态部分(108)限定兜部(116)；以及

喷杆(110)，所述喷杆(110)设置在所述静态部分(108)内，使得所述喷杆(110)的供应开口(126)指向所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间的所述第一啮合部(112),

其中，所述供应开口(126)被构造为向所述第一齿轮(102)和所述第二齿轮(104)之间的所述第一啮合部(112)提供润滑剂流，并且至少一部分所述润滑剂流被所述兜部(116)收集。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，进一步包括：

主润滑系统(130)，所述主润滑系统(130)与所述齿轮组件(100)连通，所述主润滑系统(130)能够在工作状态和中断状态之间转换，在所述工作状态中，所述润滑剂流被提供到所述供应开口(126)，在所述中断状态中，所述润滑剂流被中断而无法提供到所述供应开口(126)。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，进一步包括：

第三齿轮(106)，所述第三齿轮(106)以相邻径向布置联接到所述第二齿轮(104)，以在所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间形成第二啮合部(114)，

其中，当所述主润滑系统(130)处于所述中断状态时，所述润滑剂流也从所述兜部(116)释放到所述第二齿轮(104)和所述第三齿轮(106)之间的所述第二啮合部(114)。

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