CN114072590A - 用于滚动轴承的阻尼、包括穿过柔性保持架的刚性支撑件的装置 - Google Patents

用于滚动轴承的阻尼、包括穿过柔性保持架的刚性支撑件的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于滚动轴承的阻尼的装置(16)，该装置包括支撑件(18)和径向柔性的保持架(17)。保持架(17)包括环(20)，该环设置成安装在滚动轴承的外周上。该保持架(17)的径向柔性源于其结构，该结构由斜柱(21)贯穿，斜柱将环(20)连接到该保持架(17)的附接环(19)。支撑件(18)包括多个齿，每个齿径向地延伸穿过保持架(17)的相应柱间开口。环(20)和支撑件(18)在彼此之间径向地形成流体阻尼腔，流体阻尼腔适于形成压缩流体膜。这种装置(16)允许环(20)的受控径向移动，环由支撑件(18)径向地限制，同时具有有限的占用空间。

Description

用于滚动轴承的阻尼、包括穿过柔性保持架的刚性支撑件的 装置
技术领域
本发明涉及用于引导轴例如飞行器涡轮发动机的轴旋转的滚动轴承领域。
本发明尤其涉及具有压缩流体膜的滚动轴承的阻尼领域。
背景技术
压缩流体膜轴承的阻尼是涡轮发动机领域，特别是航空领域众所周知的技术。
文献EP 2 538 036 B1描述了一种配备有这种阻尼装置的滚动轴承。参考该文献的图2，该装置包括保持架44和刚性支撑件64，在保持架44和刚性支撑件64之间径向地形成流体阻尼腔50，流体阻尼腔50能够形成周向压缩流体膜。保持架44包括安装在轴承外环52上的环48以及支柱46，支柱46可径向变形，以允许环48径向移动，从而允许轴承相对于刚性支撑件64径向移动。
现有技术中已知的阻尼装置相对笨重。例如，文献EP 2 538 036 B1的轴向尺寸几乎比轴承的轴向尺寸大三倍。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于滚动轴承的阻尼的装置，该装置具有良好的阻尼性能和有限的尺寸，从而能够将该装置集成在狭窄的空间中，例如，集成在飞行器推进组件的附件传动系的内部齿轮箱内。
为此，本发明涉及一种用于滚动轴承的阻尼的装置，该装置包括沿着旋转轴线轴向地延伸的保持架和环形支撑件，该保持架包括：
-紧固环，
-环，构造成安装在轴承的外周上或形成轴承的外环，
-多个支柱，将环连接到紧固环，这些支柱相对于所述旋转轴线倾斜延伸且彼此周向地间隔开，使得对于每一对周向毗邻的支柱，这些支柱在每一对周向毗邻的支柱之间限定支柱间开口。
在环和环形支撑件之间径向地形成流体阻尼腔，流体阻尼腔能够形成周向压缩流体膜。
根据本发明，环形支撑件包括多个齿，多个齿中的每个齿径向地延伸穿过保持架的相应支柱间开口。
保持架和环形支撑件的这种互锁使得可相对于现有技术中已知的阻尼装置减小阻尼装置的尺寸。实际上，本发明使得可将环形支撑件的所有部件设置在保持架的间隙中，在这种情况下间隙是支柱间的间隙，使得环形支撑件的轴向尺寸和/或径向尺寸等于或小于保持架的轴向尺寸和/或径向尺寸，保持架的轴向尺寸，尤其是环的轴向尺寸可选地与轴承的轴向尺寸基本上相同。
在本文中，术语“倾斜”表示相对于参考方向或轴线的不平行且不垂直的取向。因此，支柱相对于所述旋转轴线轴向地和径向地延伸。
优选地，保持架的每个支柱可包括连接到环的第一轴向端的第一端和连接到紧固环并定位成与环的第二轴向端轴向相邻的第二端。
在一个实施例中，环形支撑件可包括冠状齿轮和紧固部件，冠状齿轮支承所述齿并界定所述流体阻尼腔，紧固部件紧固到冠状齿轮。
在一个实施例中，环形支撑件的紧固部件可抵靠在保持架的紧固环上。
这使得可使用普通紧固装置将保持架和环形支撑件连接到框架，此外，还减小装置的径向尺寸。
在一个实施例中，环形支撑件的紧固部件可包括多个凸片，多个凸片中的每个凸片抵靠在冠状齿轮的相应齿上。
在一个实施例中，环可包括径向外表面，径向外表面包括彼此轴向地间隔开的两个周向凹槽，该径向外表面包括流体接触部分和两个支承部分，流体接触部分由两个周向凹槽轴向地界定，两个支承部分中的每个支承部分由这些周向凹槽之一轴向地界定。环形支撑件可包括径向内表面，径向内表面具有两个轴向端，这两个轴向端分别支承在环的径向外表面的所述支承部分上，该径向内表面包括轴向地位于该表面的支承部分之间的流体接触部分。流体阻尼腔可由环和环形支撑件的相应流体接触部分径向地界定，并由环的所述周向凹槽轴向地界定。
本发明还涉及一种轴承，该轴承包括如上所限定的装置。
根据第一替代实施例，该轴承可包括滚珠或滚柱轴承，保持架的环构造成安装在该轴承的外环上。
根据第二替代实施例，该轴承可包括内环和滚动元件，滚动元件例如滚珠或滚柱，保持架的环形成外环，外环与内环和滚动元件建立轴承。
本发明还涉及一种涡轮发动机。
优选地，该涡轮发动机是飞行器涡轮发动机，可选地包括附件传动系，该附件传动系包括用于从涡轮发动机的轴汲取功率的装置，该用于汲取功率的装置包括如上所限定的轴承。
根据一个实施例，本发明还涉及一种用于组装如上所限定的装置的方法，其中，环形支撑件包括冠状齿轮和紧固部件，该方法包括如下步骤：
-通过使冠状齿轮相对于环轴向平移而将冠状齿轮互锁在环上，以将冠状齿轮的每个齿插入保持架的相应支柱间开口中；
-将紧固部件紧固到冠状齿轮。
通过阅读以下非限制性的详细描述，本发明的其它优点和特征将会显现。
附图说明
以下详细描述参考了附图，其中：
[图1]是包括附件传动系的双流式涡轮喷气发动机的示意性轴向剖视图；
[图2]是用于飞行器涡轮发动机的附件传动系的示意性轴向剖视图，该系统包括内部齿轮箱，内部齿轮箱配备有滚动轴承，以引导涡轮发动机的轴旋转；
[图3]是根据本发明的第一实施例的用于滚动轴承的阻尼的装置的示意性局部透视图，该装置包括保持架和环形支撑件，环形支撑件包括冠状齿轮和紧固部件，保持架构造成安装在轴承的外环上；
[图4]是图3中的装置的保持架和冠状齿轮的示意性局部透视图；
[图5]是图3中的装置的保持架的示意性局部透视图；
[图6]是根据本发明的第二实施例的用于滚动轴承的阻尼的装置的示意性局部透视图，该装置包括保持架和环形支撑件，环形支撑件包括冠状齿轮和紧固部件，保持架形成轴承的外环。
具体实施方式
图1示出了传统的双流双体式涡轮喷气发动机100。
涡轮喷气发动机100包括附件传动系(ADT)1。
在图2中单独示出了附件传动系1。
按照本身已知的方式，汲取由涡轮喷气发动机100产生的能量的一部分，给驱动该涡轮喷气发动机的各种附件以及飞行器设备提供功率。
通常在涡轮喷气发动机的高压主体轴2上机械地进行该汲取。
为此，附件传动系1通常包括内部齿轮箱3。该齿轮箱3容纳由小齿轮5驱动的齿轮4，小齿轮5刚性地连接到涡轮喷气发动机的轴2，因此形成用于汲取功率的装置。
通常，附件传动系1包括齿轮箱7和8以及传动机构，该传动机构构造成将如此汲取的机械能传递到附件和设备。
传动机构包括轴9，轴9将内部齿轮箱3的齿轮4连接到容纳在齿轮箱7中的锥形联接器10，从而驱动该锥形联接器10的小齿轮围绕其相应的轴线旋转。齿轮箱7形成传动齿轮箱。
在该示例中，轴9由两个部分11和12组成，这两个部分在涡轮喷气发动机的中间壳体的臂6中延伸，旨在延伸穿过涡轮喷气发动机的二次射流。
传动机构还包括轴13，轴13将锥形联接器10连接到容纳在齿轮箱8中的齿轮14，齿轮箱8形成附件齿轮箱(AGB)。在该示例中，轴13平行于涡轮喷气发动机100的纵向轴线A1延伸。
附件齿轮箱8通常容纳各种附件，例如发电机、起动机、交流发电机、液压泵、发动机润滑单元等。因此，这样的附件可由齿轮14驱动，从涡轮喷气发动机100的轴2汲取的机械功率传递到齿轮14。
通常由容纳在内部齿轮箱3中的滚动轴承15来引导高压主体轴2围绕轴线A1旋转(见图2)。
本发明涉及这种滚动轴承15的阻尼装置16，在图3和图6中给出了阻尼装置16的两个实施例，作为示例。显然，根据本发明的阻尼装置16可用于其它旋转机械或用于任何其它涡轮发动机的滚动轴承的阻尼。
在图3至图6中的每一幅图中，正交的参考表示轴向方向A、径向方向R和周向方向C。
在这些图中，仅示出了每个部件的周向部段，应当理解，这些部件中的每一个围绕旋转轴线周向地延伸，从而形成环形部件。
按照惯例，装置16的沿着轴向方向A位于图3至6左侧的部件形成上游部件，而沿着轴向方向A位于这些图右侧的部件形成下游部件。
当阻尼装置16安装在图2中的附件传动系1的滚动轴承15上时，该旋转轴线与轴2延伸所沿着的纵向轴线A1重合。
在下文中首先描述图3至图5所示的第一实施例。
阻尼装置16包括保持架17和环形支撑件18。
参照图5，保持架17包括紧固环19、环20和支柱21。
在该实施例中，环20构造成安装在轴承的外环上，例如，安装在图2中作为主轴承15的轴承的外环上。
为此，环20包括径向内表面22，径向内表面22构造成模制轴承的所述外环的径向外表面。
为了限制轴承的外环相对于环20的轴向移动，环20优选地包括布置在该环20的两个轴向端的轴向止动件。
在图5的示例中，环20在其上游轴向端处包括肩部23，肩部23形成轴承的外环的上游轴向止动件。该上游轴向止动件23使得可限制轴承的外环相对于环20在沿着轴向方向A从下游到上游的第一方向上的轴向移动。
为了限制轴承的外环相对于环20在与所述第一方向相反、即从上游到下游的第二方向上的轴向移动，阻尼装置16包括例如在环20的下游轴向端紧固到环20的径向内表面22上的保持环(未示出)。
因此，肩部23和保持环可轴向地夹紧轴承的外环，从而将该轴承外环固定到保持架17的环20。
轴承的外环可通过其它方式固定到保持架17的环20。例如，在未示出的实施例中，额外的保持环可以在环20的上游轴向端处紧固到环20的径向内表面22，来代替肩部23。对于另一示例，可以在环20上、在环20的下游端处产生肩部，且可以在环20的上游端处将保持环紧固到环20。
此外，保持环可通过任何常规方式紧固，例如，使用穿过保持环并容纳在环20的相应螺纹孔中的螺钉，和/或通过保持环的外螺纹与环20的内螺纹接合(未示出的实施例)，来紧固保持环。
与内表面22径向相对，环20包括径向外表面24，径向外表面24包括两个彼此轴向地间隔开的周向凹槽25。
该径向外表面24包括流体接触部分26和两个支承部分27，流体接触部分26由两个周向凹槽25轴向地界定，两个支承部分中的每个支承部分27由这些周向凹槽25之一轴向地界定。因此，支承部分27分别位于环20的上游轴向端和下游轴向端。
流体接触部分26旨在限定流体阻尼腔(进一步参见下文)。
关于保持架17的紧固环19，紧固环19的内径大于环20的外径，使得紧固环19径向地延伸到环20之外并与环20相距一定距离。特别是根据支柱21的所寻求的径向变形范围来确定这个直径差(进一步参见下文)。
保持架17的紧固环19包括限定该环19的厚度的轴向上游表面28和轴向下游表面29。轴向上游表面28和轴向下游表面29均基本上平行于径向方向R，使得该环19可通过其轴向上游表面28压靠在基本上垂直于保持架17的旋转轴线的框架表面上。因此，保持架17可通过任何传统方式紧固到这种框架，例如，使用螺钉紧固到这种框架(进一步参见下文)。
在该示例中，保持架17的紧固环19定位成与环20的上游轴向端相邻。
紧固环19通过支柱21连接到环20。在该示例中，为此，每个支柱21包括连接到环20的下游轴向端的第一端和连接到紧固环19的第二端。给定紧固环19和环20的相对径向位置，每个支柱21轴向地和径向地延伸，即相对于保持架17的旋转轴线倾斜延伸。
支柱21相对于彼此周向地间隔开，使得对于每一对周向毗邻的支柱21，支柱21在每一对周向毗邻的支柱21之间限定支柱间开口。
因此，保持架17由支柱间开口贯穿，这赋予保持架一定的径向柔性。实际上，按照本身已知的方式，支柱21设计成在预定径向力的作用下径向地变形，从而允许环20相对于紧固环19径向移动。这种径向移动在此处由环形支撑件18限制而无法径向向外进行下去(见下文)。
参照图3和图4，环形支架18包括冠状齿轮30和紧固部件31。
冠状齿轮30包括支承多个齿33的环形基部32，每个齿33径向地延伸穿过保持架17的相应支柱间开口(见图4)。
该冠状齿轮30的环形基部32包括径向内表面34，径向内表面34具有两个轴向端，这两个轴向端分别支承在环20的径向外表面24的所述支承部分27上。
冠状齿轮30的径向内表面34包括轴向地位于该表面34的支承部分之间的流体接触部分。
当保持架17和环形支撑件18彼此组装时，所述流体阻尼腔一方面由保持架17的环20的径向外表面24所限定的流体接触部分26径向地界定，另一方面由环形支撑件18的冠状齿轮30的径向内表面34所限定的流体接触部分34径向地界定。该流体阻尼腔由形成在保持架17的环20中的周向凹槽25轴向地限定。
因此，在保持架17和环形支撑件18之间径向地形成流体阻尼腔，该流体阻尼腔能够形成周向压缩流体膜，该流体通常是油。
油通过任何常规方式输送到流体阻尼腔中，例如，使用形成在环形支撑件18中的一个或多个通道和/或端口，特别是形成在该环形支撑件18的冠状齿轮30和/或紧固部件31中的一个或多个通道和/或端口来输送到流体阻尼腔中。
在该示例中，对保持架17的环20进行加工，使得环20的外表面24在流体接触部分26处的直径小于该外表面24在支承部分27处的直径，以限定压缩流体膜的厚度。通常，这些直径之间的差可介于0.15mm和0.4mm之间。
显然，上述实施例绝不是限制性的，流体阻尼腔可选地具有不同的几何形状，只要流体阻尼腔径向地形成在保持架17的环20和环形支撑件18之间。
参照图4，冠状齿轮30还设计成使得其径向尺寸小于或基本上小于保持架17的紧固环19的内径和该保持架17的环20的外径之间的所述差。实际上，从下文描述的组装方法可推断，冠状齿轮30必须能够通过使冠状齿轮30在紧固环19和环20之间径向地通过，实施这些部件的相对轴向平移而插入到保持架17中。
在该示例中，环形支撑件18的紧固部件31实现了双重功能，即轴向保持冠状齿轮30和限制冠状齿轮30相对于框架的径向移动。
参照图3，在该示例中，紧固部件31包括三个部件，即上游部件35、中间部件36和下游部件37，从而在横向截面中形成“S”。
上游部件35是抵靠在保持架17的紧固环19的所述轴向下游表面29上的紧固部件。因此，保持架17和环形支撑件18的紧固部件31可使用普通的紧固装置(例如，螺钉)紧固到所述框架。
紧固部件31的中间部件36形成保持架17的环20的径向止动件。实际上，紧固部件31和冠状齿轮30彼此紧固，使得这些部件沿着径向、轴向和周向地彼此刚性连接(紧固装置参见下文)。在该示例中，在冠状齿轮30的齿33的径向外表面抵靠在紧固部件31的中间部件36的径向内表面上的位置，紧固部件31和冠状齿轮30彼此紧固。
在该示例中，下游部件37包括凸片，每个凸片抵靠在冠状齿轮30的相应齿33的下游表面上。优选地，螺钉(未示出)用于将凸片37紧固在齿33上。
因此，环形支撑件18形成径向止动件，该径向止动件限制保持架17径向向外移动，并使得能够向轴承特别是流体阻尼腔供油。
这种阻尼装置16的组装特别地包括如下步骤：通过使冠状齿轮30相对于环20轴向平移而将该冠状齿轮30互锁在保持架17的环20上，以将冠状齿轮30的每个齿33插入保持架17的相应支柱间开口中。
在根据图4所示的构造定位冠状齿轮30和环20之后，执行将紧固部件31和冠状齿轮30彼此紧固的步骤。
以下描述涉及图6所示的第二实施例。该描述限制于描述第一实施例和第二实施例之间的差异。
在图6的示例中，保持架17的环20直接形成配备阻尼装置16的轴承的外环。
为此，环20形成滚珠轴承的滚道38。
在该示例中，滚道38位于保持架17的一个下游轴向端，更具体地，相对于流体阻尼腔位于下游。
除了其它优点之外，这种构造尤其能够经由在冠状齿轮30的下游打开的排放口39来增强球的移动所处的空间的排放。
显然，本发明不限于上述具体示例。例如，阻尼装置16的环20可构造成安装在滚柱轴承的外周上，或者形成这种轴承的外环。

Claims (10)

1.一种用于滚动轴承(15)的阻尼的装置(16)，所述装置(16)包括沿着旋转轴线(A1)轴向地延伸的保持架(17)和环形支撑件(18)，所述保持架(17)包括：
-紧固环(19)，
-环(20)，构造成安装在所述轴承(15)的外周上或形成所述轴承(15)的外环，
-多个支柱(21)，将所述环(20)连接到所述紧固环(19)，这些支柱(21)相对于所述旋转轴线(A1)倾斜延伸且彼此周向地间隔开，使得对于每一对周向毗邻的支柱(21)，这些支柱(21)在每一对周向毗邻的支柱(21)之间限定支柱间开口，
在所述环(20)和所述环形支撑件(18)之间径向地形成流体阻尼腔，所述流体阻尼腔能够形成周向压缩流体膜，所述装置(16)的特征在于，所述环形支撑件(18)包括多个齿(33)，所述多个齿中的每个齿径向地延伸穿过所述保持架(17)的相应支柱间开口。
2.根据权利要求1所述的装置(16)，其中，所述保持架(17)的每个支柱(21)包括连接到所述环(20)的第一轴向端的第一端和连接到所述紧固环(19)并定位成与所述环(20)的第二轴向端轴向相邻的第二端。
3.根据权利要求1或2所述的装置(16)，其中，所述环形支撑件(18)包括冠状齿轮(30)和紧固部件(31)，所述冠状齿轮(30)支承所述齿(33)并界定所述流体阻尼腔，所述紧固部件(31)紧固到所述冠状齿轮(30)。
4.根据权利要求3所述的装置(16)，其中，所述环形支撑件(18)的紧固部件(31)抵靠在所述保持架(17)的紧固环(19)上。
5.根据权利要求3或4所述的装置(16)，其中，所述环形支撑件(18)的紧固部件(31)包括多个凸片(37)，所述多个凸片中的每个凸片抵靠在所述冠状齿轮(30)的相应齿(33)上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置(16)，其中，所述环(20)包括径向外表面(24)，所述径向外表面包括彼此轴向地间隔开的两个周向凹槽(25)，所述径向外表面(24)包括流体接触部分(26)和两个支承部分(27)，所述流体接触部分由所述两个周向凹槽(25)轴向地界定，所述两个支承部分中的每个支承部分由这些周向凹槽(25)之一轴向地界定，并且其中，所述环形支撑件(18)包括径向内表面(34)，所述径向内表面具有两个轴向端，所述两个轴向端分别支承在所述环(20)的径向外表面(24)的所述支承部分(27)上，所述径向内表面(34)包括轴向地位于该表面(34)的支承部分之间的流体接触部分，所述流体阻尼腔由所述环(20)和所述环形支撑件(18)的相应流体接触部分径向地界定，并由所述环(20)的周向凹槽(25)轴向地界定。
7.一种轴承，包括根据权利要求1至6中任一项所述的装置(16)和滚珠或滚柱轴承(15)，所述保持架(17)的环(20)构造成安装在所述轴承(15)的外环上。
8.一种轴承，包括根据权利要求1至6中任一项所述的装置(16)、内环和滚动元件，所述滚动元件例如滚珠或滚柱，所述保持架(17)的环(20)形成外环，所述外环与所述内环和所述滚动元件建立轴承。
9.一种飞行器涡轮发动机，包括附件传动系(1)，所述附件传动系(1)包括用于从所述涡轮发动机的轴(2)汲取功率的装置(3)，所述用于汲取功率的装置(3)包括根据权利要求7或8所述的轴承。
10.一种用于组装装置(16)的方法，所述装置是根据权利要求3至6中任一项所述的装置，并包括权利要求3的特征，所述方法包括如下步骤：
-通过使所述冠状齿轮(30)相对于所述环(20)轴向平移而将所述冠状齿轮(30)互锁在所述环(20)上，以将所述冠状齿轮(30)的每个齿(33)插入所述保持架(17)的相应支柱间开口中；
-将所述紧固部件(31)紧固到所述冠状齿轮(30)。
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