齒輪箱行星擠壓膜阻尼器的製作方法
2023-12-09 07:28:41 3
本主題大體上涉及圓柱形滾柱軸承，或更具體地涉及用於燃氣渦輪發動機中的周轉齒輪箱(epicyclicgearbox)中的行星齒輪(planetgear)的圓柱形滾柱軸承。
背景技術：
燃氣渦輪發動機大體上包括布置成與彼此流動連通的風扇和核心，其中核心沿穿過燃氣渦輪的流動方向設置在風扇下遊。燃氣渦輪發動機的核心大體上以串流順序包括壓縮機區段、燃燒區段、渦輪區段和排氣區段。在多軸燃氣渦輪發動機的情況下，壓縮機區段可包括設置在低壓壓縮機(lp壓縮機)下遊的高壓壓縮機(hp壓縮機)，且渦輪區段可類似地包括設置在高壓渦輪(hp渦輪)下遊的低壓渦輪(lp渦輪)。在此種構造的情況下，hp壓縮機經由高壓軸(hp軸)與hp渦輪聯接，且lp壓縮機經由低壓軸(lp軸)與lp渦輪聯接。
在操作時，風扇上的空氣的至少一部分被提供至核心的入口。空氣的此種部分由lp壓縮機然後由hp壓縮機逐漸地壓縮，直到壓縮空氣到達燃燒區段。燃料在燃燒區段內與壓縮空氣混合且被焚燒，以提供燃燒氣體。燃燒氣體被從燃燒區段發送穿過hp渦輪且然後穿過lp渦輪。穿過渦輪區段的燃燒氣流驅動hp渦輪和lp渦輪，hp渦輪和lp渦輪中的各個又經由hp軸和lp軸驅動hp壓縮機和lp壓縮機中的相應的一者。燃燒氣體然後被發送穿過排氣區段，例如，至大氣。
lp渦輪驅動lp軸，lp軸驅動lp壓縮機。除驅動lp壓縮機之外，lp軸可通過周轉齒輪布置的動力齒輪箱驅動風扇，這允許風扇為了更高效率而在比lp軸的轉速低的每單位時間轉數下旋轉。動力齒輪箱可旋轉地支承太陽齒輪，太陽齒輪相對於環齒輪和多個行星齒輪設置在中心，行星齒輪圍繞太陽齒輪設置，且接合在太陽齒輪與環齒輪之間。取決於是使用恆星齒輪箱(stargearbox)還是行星齒輪箱，lp軸通過聯接到太陽齒輪上來將輸入提供至周轉齒輪布置，而風扇可聯接成與行星齒輪的託架或與環齒輪一齊旋轉。各行星與太陽齒輪且與環齒輪嚙合。託架或環齒輪中的一者可保持靜止，但並非它們中的二者。各行星齒輪能夠在其自身的軸承上旋轉，軸承安裝在收納在行星齒輪箱內的支承銷上，該支承銷固定到周轉齒輪布置的託架的外周區域。風扇的軸能夠在其自身的軸承上旋轉，該軸承收納在太陽齒輪箱中，該太陽齒輪箱也稱為動力齒輪箱。
對於任何給定的燃氣渦輪發動機應用，行星齒輪都設計成提供lp軸的轉速與風扇軸的轉速之間的固定減速比。由於收納各行星齒輪的各行星齒輪箱設置在燃氣渦輪發動機的流動路徑內，故難題在於一方面設計滿足發動機的所有飛行條件的可靠且穩健的行星齒輪箱，且另一方面設計足夠緊湊來以不需要整個發動機大小比在其他情況下容納行星齒輪箱所需的更大且更重的方式配合在流動路徑內的行星齒輪箱。
由於行星齒輪箱在將動力從構件傳遞至構件時用作減速器或加速器，故齒輪箱效率是最重要的。各種動態問題總會在動力齒輪箱的長期操作期間出現。因此，軸承的容忍和減輕這些動態問題的能力可改善動力齒輪箱的能力、壽命和可靠性，且因此降低發動機維護的頻率。此外，向支承行星齒輪的行星軸承(即，支持行星齒輪的旋轉的軸承)提供適當的潤滑和冷卻是使行星軸承的壽命和行星軸承的負載能力最大化所必需的。因此，軸承處理預期動態問題的耐受方面的任何改善必須不會不利地影響對行星軸承的適當潤滑和冷卻。
技術實現要素：
本發明的方面和優點將在以下描述中部分地闡明，或可從描述中清楚，或可通過實施本發明而習得。
在本公開的一個示範實施例中，燃氣渦輪發動機的動力齒輪箱包括周轉齒輪布置，該周轉齒輪布置具有至少兩個行星齒輪，各行星齒輪包括行星軸承，行星軸承是滾柱軸承，其具有被支承在託架銷上的其自身的一組滾柱的滾柱軸承。各滾柱軸承包括擠壓膜阻尼器，該擠壓膜阻尼器附接在託架銷與滾柱軸承的內環之間，以向系統提供阻尼和座圈下潤滑二者。渦扇發動機的lp軸向動力齒輪箱提供旋轉輸入，且提供來自動力齒輪箱的輸出以使渦扇發動機的風扇軸旋轉。在處於行星布置形式的該實施例的一個實現方式中，各行星齒輪具有外環，外環包括齒輪齒表面，該齒輪齒表面與太陽齒輪輸入和靜止環齒輪嚙合，以將具有減小的轉速的輸出給予行星齒輪的託架。在處於恆星布置形式的該實施例的另一個實施方式中，各行星齒輪具有外環，外環包括齒輪齒表面，該齒輪齒表面在託架保持靜止時與太陽齒輪輸入嚙合，以將具有減小的轉速的輸出給予環齒輪。
在本公開的另一個示範實施例中，一種燃氣渦輪發動機的功率齒輪箱包括周轉齒輪布置，該周轉齒輪布置具有至少兩個行星軸承，各行星軸承包括安裝在託架銷上的滾柱軸承。各滾柱軸承包括擠壓膜阻尼器，該擠壓膜阻尼器附接在行星齒輪與滾柱軸承的外座圈之間，以向系統提供阻尼和潤滑二者。渦扇發動機的lp軸向動力齒輪箱提供旋轉輸入，且提供來自動力齒輪箱的輸出以使渦扇發動機的風扇軸旋轉。在處於行星布置形式的該實施例的一個實現方式中，各行星齒輪包括齒輪齒表面，該齒輪齒表面與太陽齒輪輸入和靜止環齒輪嚙合，以將具有減小的轉速的輸出給予行星齒輪的託架。在處於恆星布置形式的該實施例的另一個實施方式中，各行星齒輪具有齒輪齒表面，該齒輪齒表面在託架保持靜止時與太陽齒輪輸入嚙合，以將具有減小的轉速的輸出給予環齒輪。
在本公開的又一個示範實施例中，燃氣渦輪發動機的動力齒輪箱包括周轉齒輪布置，該周轉齒輪布置具有至少兩個行星軸承，各行星軸承包括安裝在託架銷上的滾柱軸承。各滾柱軸承包括衰減彈簧，該衰減彈簧附接在行星齒輪與滾柱軸承的外環之間，以向系統提供阻尼。渦扇發動機的lp軸向動力齒輪箱提供旋轉輸入，且提供來自動力齒輪箱的輸出以使渦扇發動機的風扇軸旋轉。在處於行星布置形式的該實施例的一個實現方式中，各行星齒輪具有齒輪齒表面，該齒輪齒表面與太陽齒輪輸入和靜止環齒輪嚙合，以將具有減小的轉速的輸出給予行星齒輪的託架。在處於恆星布置形式的該實施例的另一個實施方式中，各行星齒輪具有齒輪齒表面，該齒輪齒表面在託架保持靜止時與太陽齒輪輸入嚙合，以將具有減小的轉速的輸出給予環齒輪。
在本公開的另一個示範實施例中，一種燃氣渦輪發動機包括具有至少一個壓縮機的壓縮機區段，和位於壓縮機區段的下遊且包括至少一個渦輪的渦輪區段。壓縮機區段可包括低壓壓縮機和在低壓壓縮機下遊的高壓壓縮機。渦輪區段包括高壓(hp)渦輪和在hp渦輪下遊的低壓(lp)渦輪。燃氣渦輪發動機還包括低壓軸，低壓軸將低壓壓縮機經由周轉齒輪布置機械地聯接到低壓渦輪，該周轉齒輪布置包括動力齒輪箱，該動力齒輪箱包括兩個或更多個行星齒輪，各行星齒輪由上文概括描述且在下文中更詳細描述的相應的行星軸承組件可旋轉地支承。
技術方案1.一種用於連接到周轉齒輪布置的託架90,92,94的行星齒輪箱，所述周轉齒輪布置具有僅單個輸入和單個輸出，且包括太陽齒輪80和環齒輪86，所述環齒輪86包繞所述行星齒輪箱和所述太陽齒輪80，所述行星齒輪箱包括：
支承銷96，其構造成固定到90,92,94，所述支承銷96包括由圓柱形外表面101限定的中空本體，所述圓柱形外表面101與沿軸向方向延伸的虛擬中心軸線106徑向地等距，所述支承銷96還由與所述圓柱形外表面101相反地設置的內表面125限定；
內環102，其不可旋轉地連接到所述支承銷96，且限定與所述支承銷96的外表面101相對的內表面112，所述內環102限定外表面，所述外表面限定至少一個軌道，限定在所述內環102的外表面中的各軌道構造成在其中接收且可旋轉地引導相應的多個圓柱形滾柱104；
外環84，其限定面朝所述至少一個軌道地設置的內圓柱形表面103，所述外環84限定外圓柱形表面，所述外圓柱形表面限定齒輪齒表面，所述齒輪齒表面面朝所述環齒輪86地設置且構造成與所述太陽齒輪80和所述環齒輪86二者嚙合；
相應的多個圓柱形滾柱104，其可旋轉地設置在所述內環102的各相應的軌道內，且所述多個滾柱104中的各個可旋轉地接觸所述外環84的內圓柱形表面103；和
擠壓膜阻尼器，其設置在所述支承銷96的外表面101與所述內環102的內表面112之間。
技術方案2.根據技術方案1所述的行星齒輪箱，其中，所述支承銷96包括至少第一油給送孔961，所述第一油給送孔961穿過所述支承銷96在所述支承銷96的內表面125和外表面101之間延伸且在所述支承銷96的外表面101處限定出口開口962，其中，所述第一油給送孔961的出口開口962設置成與所述擠壓膜阻尼器流體連通。
技術方案3.根據技術方案1所述的行星齒輪箱，其中，所述擠壓膜阻尼器包括環形間隙，所述環形間隙在所述支承銷96的圓柱形外表面101與所述內環102的內表面112之間延伸。
技術方案4.根據技術方案3所述的行星齒輪箱，其中，所述支承銷96包括至少第一油給送孔961，所述第一油給送孔961穿過所述支承銷96在所述支承銷96的內表面125和外表面101之間延伸且在所述支承銷96的外表面101處限定出口開口962，其中，所述第一油給送孔961的出口開口962設置成與所述環形間隙流體連通。
技術方案5.根據技術方案1所述的行星齒輪箱，其中，所述內環102由前端1021和與所述前端1021軸向地間隔開的後端1022限定，所述擠壓膜阻尼器包括前凹槽1023，所述前凹槽1023限定在所述內環102的前端中且相對於所述虛擬中心軸線106周向地延伸。
技術方案6.根據技術方案5所述的行星齒輪箱，其中，所述前凹槽1023限定徑向深度，所述徑向深度從所述內環102的內表面112沿徑向地遠離所述虛擬中心軸線106的方向延伸，且所述擠壓膜阻尼器還包括設置在所述前凹槽1023內的前回彈性密封件130，所述前回彈性密封件103限定內徑和大於所述內徑的外徑，使得所述內徑與所述外徑之間之差限定所述前回彈性密封件130的未壓縮厚度，且所述前回彈性密封件130的未壓縮厚度大於所述前凹槽1023的徑向深度。
技術方案7.根據技術方案6所述的行星齒輪箱，其中，所述擠壓膜阻尼器包括環形間隙，所述環形間隙限定在所述支承銷96的圓柱形外表面101與所述內環102的內表面112之間，且其中，所述擠壓膜阻尼器包括在所述環形間隙的前端處的回彈性前環型密封件130，和在所述環形間隙的後端處的回彈性後環型密封件130。
技術方案8.根據技術方案6所述的行星齒輪箱，其中，所述擠壓膜阻尼器包括後凹槽1024，所述後凹槽1024限定在所述內環102的後端1022中且相對於所述虛擬中心軸線106周向地延伸，所述後凹槽1024限定徑向深度，所述徑向深度從所述內環102的內表面112沿徑向地遠離所述虛擬中心軸線106的方向延伸，且所述擠壓膜阻尼器還包括設置在所述後凹槽1024內的後回彈性密封件130，所述後回彈性密封件130限定內徑和大於所述內徑的外徑，使得所述後回彈性密封件130的內徑與外徑之間之差限定所述後回彈性密封件130的未壓縮厚度，且所述後回彈性密封件130的未壓縮厚度大於所述後凹槽1024的徑向深度。
技術方案9.根據技術方案8所述的行星齒輪箱，其中，所述擠壓膜阻尼器包括環形間隙，所述環形間隙在所述支承銷96的圓柱形外表面101與所述內環102的內表面112之間沿徑向地遠離所述虛擬中心軸線106的方向延伸，且其中，在圍繞所述擠壓膜阻尼器的圓周的任何點處的所述環形間隙的尺寸取決於所述回彈性密封件130的壓縮程度。
技術方案10.根據技術方案8所述的行星齒輪箱，其中，所述回彈性前密封件130和所述回彈性後密封件130中的各個是環型密封件130。
技術方案11.一種燃氣渦輪發動機10，其包括：
風扇38，其包括多個葉片40，所述多個葉片40從轂48徑向地延伸且能夠圍繞穿過所述轂48限定在中心的第一旋轉軸線旋轉；
壓縮機22，其設置在所述風扇38的下遊；
渦輪30，其設置在所述壓縮機22的下遊；
可旋轉的輸入軸34，其機械地聯接所述壓縮機22來與所述渦輪30一齊旋轉；
周轉齒輪布置，其僅具有單個輸入，且包括託架90,92,94、能夠圍繞與所述第一旋轉軸線平行的第二旋轉軸線旋轉的太陽齒輪80、圍繞所述太陽齒輪80周向地設置的環齒輪86、至少一個行星齒輪箱，所述至少一個行星齒輪箱由所述託架90,92,94承載且收納能夠相對於所述託架90,92,94圍繞與所述第二旋轉軸線平行的第三旋轉軸線106旋轉的行星齒輪84，其中，該至少一個行星齒輪84與所述太陽齒輪80和所述環齒輪86二者嚙合；和
發動機封殼18，其包繞所述風扇38、所述壓縮機、所述渦輪30和所述周轉齒輪布置，其中，所述環齒輪86和所述託架90,92,94中的一者不可旋轉地聯接到所述發動機封殼18；且
所述行星齒輪箱還包括：
支承銷96，其構造成固定到所述託架90,92,94，所述支承銷96包括由圓柱形外表面101限定的中空本體，所述圓柱形外表面101與沿軸向方向延伸的所述第三旋轉軸線106徑向地等距，所述支承銷96還由設置成與所述圓柱形外表面101相反的內表面125限定；
內環102，其不可旋轉地連接到所述支承銷96且限定與所述支承銷96的外表面101相對的內表面112，所述內環102限定外表面，所述外表面限定至少一個軌道，限定在所述外表面中的各軌道構造成在其中接收且可旋轉地引導相應的多個圓柱形滾柱104；
行星齒輪84，其限定面朝所述至少一個軌道地設置的內圓柱形表面103，所述行星齒輪84限定外表面，所述外表面限定齒輪齒表面，所述齒輪齒表面面朝所述環齒輪86地設置且構造成與所述太陽齒輪80和所述環齒輪86二者嚙合；
相應的多個圓柱形滾柱104，其可旋轉地設置在所述內環102的各相應的軌道內，且所述多個滾柱104中的各個可旋轉地接觸所述行星齒輪84的內圓柱形表面103；和
擠壓膜阻尼器，其設置在所述支承銷96的外表面101與所述內環102的內表面112之間。
技術方案12.根據技術方案11所述的燃氣渦輪發動機10，其中，所述支承銷96包括至少第一油給送孔961，所述第一油給送孔961穿過所述支承銷96在所述支承銷96的內表面125和外表面101之間延伸且在所述支承銷96的外表面101處限定出口開口962，其中，所述第一油給送孔961的出口開口962設置成與所述擠壓膜阻尼器流體連通。
技術方案13.根據技術方案11所述的燃氣渦輪發動機10，其中，所述擠壓膜阻尼器包括環形間隙，所述環形間隙在所述支承銷96的圓柱形外表面101與所述內環102的內表面112之間延伸。
技術方案14.根據技術方案11所述的燃氣渦輪發動機10，其中，所述擠壓膜阻尼器包括在所述環形間隙的前端處的回彈性前環型密封件130，和在所述環形間隙的後端處的回彈性後環型密封件130。
技術方案15.根據技術方案14所述的燃氣渦輪發動機10，其中，所述支承銷96包括至少第一油給送孔961，所述第一油給送孔961穿過所述支承銷96在所述支承銷96的內表面125和外表面101之間延伸且在所述支承銷96的外表面101處限定出口開口962，其中，所述第一油給送孔961的出口開口962設置成與所述環形間隙流體連通。
技術方案16.根據技術方案11所述的燃氣渦輪發動機10，其中，所述內環102由前端1021和與所述前端1021軸向地間隔開的後端1022限定，所述擠壓膜阻尼器包括前凹槽1023，所述前凹槽1023限定在所述內環102的前端1021中且相對於所述虛擬中心軸線106周向地延伸。
技術方案17.根據技術方案16所述的燃氣渦輪發動機10，其中，所述前凹槽1023限定徑向深度，所述徑向深度從所述內環102的內表面112沿徑向地遠離所述虛擬中心軸線106的方向延伸，且所述擠壓膜阻尼器還包括設置在所述前凹槽1023內的前回彈性密封件130，所述前回彈性密封件130限定內徑和大於所述內徑的外徑，使得所述內徑與所述外徑之間之差限定所述前回彈性密封件130的未壓縮厚度，且所述前回彈性密封件130的未壓縮厚度大於所述前凹槽1023的徑向深度。
技術方案18.根據技術方案17所述的燃氣渦輪發動機10，其中，所述擠壓膜阻尼器包括環形間隙，所述環形間隙限定在所述支承銷96的圓柱形外表面101與所述內環102的內表面112之間，且其中，所述擠壓膜阻尼器包括在所述環形間隙的前端處的回彈性前環型密封件130，和在所述環形間隙的後端處的回彈性後環型密封件130。
技術方案19.根據技術方案17所述的燃氣渦輪發動機10，其中，所述擠壓膜阻尼器包括後凹槽1024，所述後凹槽1024限定在所述內環102的後端1022中且相對於所述虛擬中心軸線106周向地延伸，所述後凹槽1024限定徑向深度，所述徑向深度從所述內環102的內表面112沿徑向地遠離所述虛擬中心軸線106的方向延伸，且所述擠壓膜阻尼器還包括設置在所述後凹槽1024內的後回彈性密封件130，所述後回彈性密封件130限定內徑和大於所述內徑的外徑，使得所述後回彈性密封件130的內徑和外徑之間之差限定所述後回彈性密封件130的未壓縮厚度，且所述後回彈性密封件130的未壓縮厚度大於所述後凹槽1024的徑向深度。
技術方案20.根據技術方案19所述的燃氣渦輪發動機10，其中，所述擠壓膜阻尼器包括環形間隙，所述環形間隙在所述支承銷96的圓柱形外表面101與所述內環102的內表面112之間沿徑向地遠離所述虛擬中心軸線106的方向延伸，且其中，在圍繞所述擠壓膜阻尼器的圓周的任何點處的所述環形間隙的尺寸取決於所述回彈性密封件130的壓縮程度。
實施方案1.一種用於連接到周轉齒輪布置的託架的行星齒輪箱，所述周轉齒輪布置具有僅單個輸入和單個輸出，且包括太陽齒輪和環齒輪，所述環齒輪包繞所述行星齒輪箱和所述太陽齒輪，所述行星齒輪箱包括：
支承銷，其構造成固定到所述託架，所述支承銷包括由圓柱形外表面限定的中空本體，所述圓柱形外表面與沿軸向方向延伸的虛擬中心軸線徑向地等距，所述支承銷還由與所述圓柱形外表面相反地設置的內表面限定；
內環，其不可旋轉地連接到所述支承銷，且限定與所述支承銷的外表面相對的內表面，所述內環限定外表面，所述外表面限定至少一個軌道，限定在所述外表面中的各軌道構造成在其中接收且可旋轉地引導相應的多個圓柱形滾柱；
外環，其限定面朝所述至少一個軌道地設置的內圓柱形表面，所述外環限定外圓柱形表面，所述外圓柱形表面限定齒輪齒表面，所述齒輪齒表面面朝所述環齒輪地設置且構造成與所述太陽齒輪和所述環齒輪二者嚙合；
相應的多個圓柱形滾柱，其可旋轉地設置在所述內環的各相應的軌道內，且所述多個滾柱中的各個可旋轉地接觸所述外環的內圓柱形表面；和
擠壓膜阻尼器，其設置在所述支承銷的外表面與所述內環的內表面之間。
實施方案2.根據實施方案1所述的行星齒輪箱，其中，所述支承銷包括至少第一油給送孔，所述第一油給送孔穿過所述支承銷在所述支承銷的內表面和所述支承銷的外表面之間延伸且在所述支承銷的外表面處限定出口開口，其中，所述第一油給送孔的出口開口設置成與所述擠壓膜阻尼器流體連通。
實施方案3.根據實施方案1所述的行星齒輪箱，其中，所述擠壓膜阻尼器包括環形間隙，所述環形間隙在所述支承銷的圓柱形外表面與所述內環的內表面之間延伸。
實施方案4.根據實施方案3所述的行星齒輪箱，其中，所述支承銷包括至少第一油給送孔，所述第一油給送孔穿過所述支承銷在所述支承銷的內表面和所述支承銷的外表面之間延伸且在所述支承銷的外表面處限定出口開口，其中，所述第一油給送孔的出口開口設置成與所述環形間隙流體連通。
實施方案5.根據實施方案1所述的行星齒輪箱，其中，所述內環由前端和與所述前端軸向地間隔開的後端限定，所述擠壓膜阻尼器包括前凹槽，所述前凹槽限定在所述內環的前端中且相對於所述虛擬中心軸線周向地延伸。
實施方案6.根據實施方案5所述的行星齒輪箱，其中，所述前凹槽限定徑向深度，所述徑向深度從所述內環的內表面沿徑向地遠離所述虛擬中心軸線的方向延伸，且所述擠壓膜阻尼器還包括設置在所述前凹槽內的前回彈性密封件，所述前回彈性密封件限定內徑和大於所述內徑的外徑，使得所述內徑與所述外徑之間之差限定所述前回彈性密封件的未壓縮厚度，且所述前回彈性密封件的未壓縮厚度大於所述前凹槽的徑向深度。
實施方案7.根據實施方案6所述的行星齒輪箱，其中，所述擠壓膜阻尼器包括環形間隙，所述環形間隙限定在所述支承銷的圓柱形外表面與所述內環的內表面之間，且其中，所述擠壓膜阻尼器包括在所述環形間隙的前端處的回彈性前環型密封件，和在所述環形間隙的後端處的回彈性後環型密封件。
實施方案8.根據實施方案6所述的行星齒輪箱，其中，所述擠壓膜阻尼器包括後凹槽，所述後凹槽限定在所述內環的後端中且相對於所述虛擬中心軸線周向地延伸，所述後凹槽限定徑向深度，所述徑向深度從所述內環的內表面沿徑向地遠離所述虛擬中心軸線的方向延伸，且所述擠壓膜阻尼器還包括設置在所述後凹槽內的後回彈性密封件，所述後回彈性密封件限定內徑和大於所述內徑的外徑，使得所述後回彈性密封件的內徑與外徑之間之差限定所述後回彈性密封件的未壓縮厚度，且所述後回彈性密封件的未壓縮厚度大於所述後凹槽的徑向深度。
實施方案9.根據實施方案8所述的行星齒輪箱，其中，所述擠壓膜阻尼器包括環形間隙，所述環形間隙在所述支承銷的圓柱形外表面與所述內環的內表面之間沿徑向地遠離所述虛擬中心軸線的方向延伸，且其中，在圍繞所述擠壓膜阻尼器的圓周的任何點處的所述環形間隙的尺寸取決於所述回彈性密封件的壓縮程度。
實施方案10.根據實施方案8所述的行星齒輪箱，其中，所述回彈性前密封件和所述回彈性後密封件中的各個是環型密封件。
實施方案11.一種燃氣渦輪發動機，其包括：
風扇，其包括多個葉片，所述多個葉片從轂徑向地延伸且能夠圍繞穿過所述轂限定在中心的第一旋轉軸線旋轉；
壓縮機，其設置在所述風扇的下遊；
渦輪，其設置在所述壓縮機的下遊；
可旋轉的輸入軸，其機械地聯接所述壓縮機來與所述渦輪一齊旋轉；
周轉齒輪布置，其僅具有單個輸入，且包括託架、能夠圍繞與所述第一旋轉軸線平行的第二旋轉軸線旋轉的太陽齒輪、圍繞所述太陽齒輪周向地設置的環齒輪、至少一個行星齒輪箱，所述至少一個行星齒輪箱由所述託架承載且收納能夠相對於所述託架圍繞與所述第二旋轉軸線平行的第三旋轉軸線旋轉的行星齒輪，其中，該至少一個行星齒輪與所述太陽齒輪和所述環齒輪二者嚙合；和
發動機封殼，其包繞所述風扇、所述壓縮機、所述渦輪和所述周轉齒輪布置，其中，所述環齒輪和所述託架中的一者不可旋轉地聯接到所述發動機封殼；且
所述行星齒輪箱還包括：
支承銷，其構造成固定到所述託架，所述支承銷包括由圓柱形外表面限定的中空本體，所述圓柱形外表面與沿軸向方向延伸的虛擬中心軸線徑向地等距，所述支承銷還由設置成與所述圓柱形外表面相反的內表面限定；
內環，其不可旋轉地連接到所述支承銷且限定與所述支承銷的外表面相對的內表面，所述內環限定外表面，所述外表面限定至少一個軌道，限定在所述外表面中的各軌道構造成在其中接收且可旋轉地引導相應的多個圓柱形滾柱；
行星齒輪，其限定面朝所述至少一個軌道地設置的內圓柱形表面，所述行星齒輪限定外圓柱形表面，所述外圓柱形表面限定齒輪齒表面，所述齒輪齒表面面朝所述環齒輪地設置且構造成與所述太陽齒輪和所述環齒輪二者嚙合；
相應的多個圓柱形滾柱，其可旋轉地設置在所述內環的各相應的軌道內，且所述多個滾柱中的各個可旋轉地接觸所述行星齒輪的內圓柱形表面；和
擠壓膜阻尼器，其設置在所述支承銷的外表面與所述內環的內表面之間。
實施方案12.根據實施方案11所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述支承銷包括至少第一油給送孔，所述第一油給送孔穿過所述支承銷在所述支承銷的內表面和所述支承銷的外表面之間延伸且在所述支承銷的外表面處限定出口開口，其中，所述第一油給送孔的出口開口設置成與所述擠壓膜阻尼器流體連通。
實施方案13.根據實施方案11所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述擠壓膜阻尼器包括環形間隙，所述環形間隙在所述支承銷的圓柱形外表面與所述內環的內表面之間延伸。
實施方案14.根據實施方案11所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述擠壓膜阻尼器包括在所述環形間隙的前端處的回彈性前環型密封件，和在所述環形間隙的後端處的回彈性後環型密封件。
實施方案15.根據實施方案14所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述支承銷包括至少第一油給送孔，所述第一油給送孔穿過所述支承銷在所述支承銷的內表面和所述支承銷的外表面之間延伸且在所述支承銷的外表面處限定出口開口，其中，所述第一油給送孔的出口開口設置成與所述環形間隙流體連通。
實施方案16.根據實施方案11所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述內環由前端和與所述前端軸向地間隔開的後端限定，所述擠壓膜阻尼器包括前凹槽，所述前凹槽限定在所述內環的前端中且相對於所述虛擬中心軸線周向地延伸。
實施方案17.根據實施方案16所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述前凹槽限定徑向深度，所述徑向深度從所述內環的內表面沿徑向地遠離所述虛擬中心軸線的方向延伸，且所述擠壓膜阻尼器還包括設置在所述前凹槽內的前回彈性密封件，所述前回彈性密封件限定內徑和大於所述內徑的外徑，使得所述內徑與所述外徑之間之差限定所述前回彈性密封件的未壓縮厚度，且所述前回彈性密封件的未壓縮厚度大於所述前凹槽的徑向深度。
實施方案18.根據實施方案17所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述擠壓膜阻尼器包括環形間隙，所述環形間隙限定在所述支承銷的圓柱形外表面與所述內環的內表面之間，且其中，所述擠壓膜阻尼器包括在所述環形間隙的前端處的回彈性前環型密封件，和在所述環形間隙的後端處的回彈性後環型密封件。
實施方案19.根據實施方案17所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述擠壓膜阻尼器包括後凹槽，所述後凹槽限定在所述內環的後端中且相對於所述虛擬中心軸線周向地延伸，所述後凹槽限定徑向深度，所述徑向深度從所述內環的內表面沿徑向地遠離所述虛擬中心軸線的方向延伸，且所述擠壓膜阻尼器還包括設置在所述後凹槽內的後回彈性密封件，所述後回彈性密封件限定內徑和大於所述內徑的外徑，使得所述後回彈性密封件的內徑和外徑之間之差限定所述後回彈性密封件的未壓縮厚度，且所述後回彈性密封件的未壓縮厚度大於所述後凹槽的徑向深度。
實施方案20.根據實施方案19所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述擠壓膜阻尼器包括環形間隙，所述環形間隙在所述支承銷的圓柱形外表面與所述內環的內表面之間沿徑向地遠離所述虛擬中心軸線的方向延伸，且其中，在圍繞所述擠壓膜阻尼器的圓周的任何點處的所述環形間隙的尺寸取決於所述回彈性密封件的壓縮程度。
本公開的以上示範實施例中的各個通過將擠壓膜阻尼器或衰減彈簧直接地併入行星軸承自身中來以非常緊湊且有效的方式將阻尼加至系統。這些實施例中的各個使軸承的動態耐受能力最大化，以使軸承的負載能力、可靠性和使用壽命最大化，而不會有損行星軸承的潤滑和冷卻的有效性。因此，各個實施例改善了發動機的服役時間。
通過參照以下描述和所附權利要求，本發明的這些和其他特徵、方面和優點將變得更好理解。併入說明書中且構成其一部分的附圖例示出本發明的實施例，且與描述一起用於闡釋本發明的原理。
附圖說明
本發明的針對本領域技術人員的完整且能夠實現的公開，包括其最佳實施方式，在參照附圖的說明書中得到闡述，在附圖中：
圖1為根據本公開的各種實施例的示範燃氣渦輪發動機的示意性截面圖。
圖2為圖1的示範燃氣渦輪發動機的風扇軸與lp軸之間的周轉齒輪布置的四分之一節段的構件的部分透視且部分截面的視圖。
圖3為在圖2中標為圖3的點劃線矩形內截取的一些構件的示意性截面。
圖4為圖1的示範燃氣渦輪發動機的風扇軸與lp軸之間的周轉齒輪布置的另一實施例的四分之一節段的構件的部分透視且部分截面的視圖。
圖5為圖4中標為圖5的點劃線矩形內截取的一些構件的一個實施例的示意性截面圖。
圖6為圖4中標為圖6的點劃線矩形內截取的一些構件的另一實施例的示意性截面圖。
部件列表
10渦扇噴氣發動機
12縱向或軸向中心線
14風扇區段
16核心渦輪發動機
18外殼體
20入口
22低壓壓縮機
24高壓壓縮機
26燃燒區段
28高壓渦輪
30低壓渦輪
32噴氣排氣區段
34高壓軸/轉軸
36低壓軸/轉軸
38風扇
40葉片
42盤
44促動部件
45風扇軸
46動力齒輪箱
48機艙
50風扇殼體或機艙
52引出口引導靜葉
54下遊區段
56旁通空氣流通路
58空氣
60入口
62空氣的第一部分
64空氣的第二部分
66燃燒氣體
68定子靜葉
70渦輪轉子葉片
72定子靜葉
74渦輪轉子葉片
76風扇噴嘴排氣區段
78熱氣體路徑
80太陽齒輪
81太陽齒輪80的齒輪齒
82外環841的油給送孔82
821外環841的外表面843處的油給送孔82的出口開口
822示意性指出的箭頭
83外環841與行星軸承的行星齒輪842之間的連接機構
84行星軸承的行星齒輪(842)外座圈
841圖4,5和6的行星軸承的外環
842圖4,5和6的行星軸承的行星齒輪
8421行星齒輪842的前端
8422行星齒輪842的後端
8423行星齒輪842的前端中的前凹槽
8424行星齒輪842的後端中的後凹槽
843外環841的圓柱形外表面
844行星齒輪842的圓柱形內表面
85行星齒輪(842)(84)的齒輪齒
86環齒輪
87環齒輪86的齒輪齒
88環齒輪86的中心周向凸緣
89穿過凸緣88的軸向孔
90託架的前壁
91穿過前壁90的開孔
92託架的後壁
93穿過後壁92的開孔
94託架的軸向地延伸的側壁
95支承銷96的前壁
96用於行星軸承的支承銷
961穿過支承銷96的油給送孔
962支承銷96的外表面101處的孔961的出口開口
97銷96的螺紋、減小直徑的表面
98支承銷96的環形、徑向向外延伸的凸緣
99用於支承銷96的固持件
100圖3中的示意性地表示來自支承銷96的內腔的在壓力下流動的油的箭頭
1001圖3中的進入擠壓膜阻尼器的環形間隙的油流
1002圖3中的來自環形間隙的潤滑滾柱104的油流
101支承銷96的圓柱形外表面
1011支承銷96的圓柱形外表面101的前端
1012支承銷96的圓柱形外表面101的後端
102內環
1021內環102的前端
1022內環102的後端
103限定行星齒輪(842)84的外座圈的圓柱形內部表面
104圓柱形滾柱
106銷96的中心軸線和行星齒輪(842)84的旋轉軸線
107內環102的前滾道
108用於內環102的導軌
109內環102的後滾道
112內環102的圓柱形內表面
114滾柱104的圓柱形外表面
116行星軸承的外座圈
118滾柱罩(rollercage)118的側軌
120滾柱罩118的肋條元件
121周向地延伸的凹槽
122螺線形凹槽
123軸向地延伸的凹槽
124穿過內環102的通路
125支承銷96的圓柱形內表面
127滾道107中的底切通道
128導軌108的外部表面
129滾道109中的底切通道
130回彈性密封件
131回彈性密封件130的內徑
132回彈性密封件130的外徑
140衰減彈簧。
具體實施方式
現在將詳細參照本發明的實施例，其一個或更多個實例在附圖中示出。該詳細描述使用了數字和字母標號來表示附圖中的特徵。附圖和描述中的相似或類似的標記用於表示本發明的相似或類似的部分。如本文使用的用語「第一」、「第二」和「第三」可以可互換地使用，以將一個構件與另一個區分開，且不旨在表示單獨構件的位置或相對重要性。用語「上遊」和「下遊」是指相對於流體通路中的流體流的相對方向。例如，「上遊」是指流體從其流動的方向，且「下遊」指示流體流至的方向。如本文使用的流體可為氣體(諸如空氣)或液體(諸如潤滑劑)。
現在參看附圖，其中相同的數字表示貫穿附圖的相同元件，圖1為根據本公開的示範實施例的燃氣渦輪發動機的示意性截面圖。更具體而言，對於圖1的實施例，燃氣渦輪發動機為在本文中稱為「渦扇發動機10」的高旁通渦扇噴氣發動機10。如圖1中所示，渦扇發動機10限定軸向方向a(與為了參照提供的縱向中心線12平行地延伸)和與軸向方向a正交的徑向方向r。大體上，渦扇10包括風扇區段14和設置在風扇區段14下遊的核心渦輪發動機16。
所繪出的示範核心渦輪發動機16大體上包括基本上管狀的外殼體18，外殼體18限定環形入口20。如圖1中示意性地示出的，外殼體18以串流關係包圍：壓縮機區段，其包括增壓器或低壓(lp)壓縮機22，在下遊後面跟著高壓(hp)壓縮機24；燃燒區段26；渦輪區段，其包括高壓(hp)渦輪28，在下遊後面跟著低壓(lp)渦輪30；和噴氣排氣噴嘴區段32。高壓(hp)軸或轉軸34將hp渦輪28驅動地連接到hp壓縮機24來使它們一齊旋轉。低壓(lp)軸或轉軸36將lp渦輪30驅動地連接到lp壓縮機22來使它們一齊旋轉。壓縮機區段、燃燒區段26、渦輪區段和噴嘴區段32一起限定核心空氣流動路徑。
對於圖1中描繪的實施例，風扇區段14包括可變槳距風扇38，可變槳距風扇38具有以間隔開的方式聯接到盤42的多個風扇葉片40。如圖1中描繪的，風扇葉片40從盤42大體上沿徑向方向r向外延伸。各風扇葉片40能夠通過風扇葉片40操作地聯接到適合的促動部件44來圍繞槳距軸線p相對於盤42旋轉，促動部件44構造成一齊共同地改變風扇葉片40的槳距。風扇葉片40、盤42和促動部件44能夠經由風扇軸45一起圍繞縱軸線12旋轉，風扇軸45由跨過動力齒輪箱46的lp軸供能。動力齒輪箱46包括用於將風扇軸45且因此風扇38相對於lp軸36的轉速調整至更有效率的旋轉風扇速度的多個齒輪。
仍參看圖1的示範實施例，盤42由空氣動力地形成輪廓的可旋轉前轂48覆蓋，以促進穿過多個風扇葉片40的空氣流。此外，示範風扇區段14包括環形風扇殼體或外機艙50，環形風扇殼體或外機艙50周向地包繞風扇38和/或核心渦輪發動機16的至少一部分。應認識到的是，機艙50可構造成由多個周向地間隔的引出口引導靜葉52相對於核心渦輪發動機16支承。備選地，機艙50也可由結構風扇框架的支柱支承。此外，機艙50的下遊區段54可在核心渦輪發動機16的外部分上方延伸，以便在其間限定旁通空氣流凹槽56。
在渦扇發動機10的操作期間，一定體積的空氣58通過機艙50和/或風扇區段14的相關入口60進入渦扇10。在該體積的空氣58行進跨過風扇葉片40時，由箭頭62指出的空氣58的第一部分被引導或發送到旁通空氣流凹槽56中，且由箭頭64指出的空氣58的第二部分被引導或發送到核心空氣流動路徑的上遊區段中，或更具體而言到lp壓縮機22的入口20中。空氣的第一部分62與空氣的第二部分64之間的比率通常稱為函道比。空氣的第二部分64的壓力然後在其被發送穿過高壓(hp)壓縮機24且進入燃燒區段26中時增大，在燃燒區段26處，高度加壓的空氣與燃料混合且被焚燒以提供燃燒氣體66。
燃燒氣體66被發送到hp渦輪28中且膨脹穿過hp渦輪28，在hp渦輪28處，經由聯接到外殼體18的hp渦輪定子靜葉68和聯接到hp軸或轉軸34的hp渦輪轉子葉片70的連續級提取來自燃燒氣體66的熱能和/或動能的一部分，從而引起hp軸或轉軸34旋轉，從而支持hp壓縮機24的操作。燃燒氣體66然後被發送到lp渦輪30中且膨脹穿過lp渦輪30，在lp渦輪30處，經由聯接到外殼體18的lp渦輪定子靜葉72和聯接到lp軸或轉軸36的lp渦輪轉子葉片74的連續級從燃燒氣體66提取熱能和動能的第二部分，因此引起lp軸或轉軸36旋轉，從而經由動力齒輪箱46支持lp壓縮機22的操作和風扇38的旋轉。
燃燒氣體66隨後被發送穿過核心渦輪發動機16的噴氣排氣噴嘴區段32來提供推進推力。同時，空氣的第一部分62的壓力在空氣的第一部分62在其從渦扇10的風扇噴嘴排氣區段76排放之前被發送通過旁通空氣流凹槽56時顯著地增加，從而也提供推進推力。hp渦輪28、lp渦輪30和噴氣排氣噴嘴區段32至少部分地限定熱氣體路徑78，以用於將燃燒氣體66發送穿過核心渦輪發動機16。
然而，應當認識到的是，圖1中所描繪的示範渦扇發動機10僅作為示例，且在其他示範實施例中，渦扇發動機10可具有任何其他適合的構造。例如，在其他示範實施例中，風扇38可以以任何其他適合的方式(例如，作為固定槳距風扇)構造，且還可使用任何其他適合的風扇框架構造來得到支承。而且，還應當認識到的是，在其他示範實施例中，可使用任何其他適合的lp壓縮機22構造。還應認識到的是，在其他示範實施例中，本公開的方面可併入任何其他適合的燃氣渦輪發動機中。例如，在其他示範實施例中，本公開的方面例如可併入渦輪軸發動機、渦輪螺旋槳發動機、渦輪核心發動機、渦輪噴氣發動機等中。
如圖2和4中示意性地示出的，例如，動力齒輪箱46期望為周轉齒輪布置，其具有環齒輪86，環齒輪86圍繞太陽齒輪80和行星齒輪84周向地設置。如圖1中示意性地示出的，位於中心的太陽齒輪80能夠圍繞圖1中所示的縱軸線12旋轉。由於旋轉地支承太陽齒輪80的軸承不是本公開的焦點，故將其從附圖中省略。
例如，如圖2和4中示意性地示出的，示出了太陽齒輪80的四分之一節段，且行星齒輪84中的各個與環齒輪86和太陽齒輪80二者嚙合，太陽齒輪80期望具有齒輪齒81的雙螺線圖案。因此，各行星齒輪84期望具有構造成與太陽齒輪80的齒輪齒81嚙合的齒輪齒85的雙螺線圖案，且因此環齒輪86也期望具有構造成與各行星齒輪84的齒85嚙合的齒輪齒87的雙螺線圖案。共同地，太陽齒輪80、行星齒輪84和環齒輪86構成齒輪系，且這些齒輪80,84,86可由鋼合金製成。
例如，如圖2和4中示意性地示出的，託架90,92,94包繞太陽齒輪80，太陽齒輪80能夠相對於託架旋轉。託架承載至少一個行星齒輪84，且期望承載行星齒輪84的環形陣列，其中兩個行星齒輪84的斷面部分在圖2和4中可見，各圖均以部分透視圖且部分截面圖表現。在動力齒輪箱46(圖1)的所例示實例中，存在四個行星齒輪84，但可使用變化數目的行星齒輪84。
如圖2和4中示意性地示出的，例如，託架包括前壁90和後壁92，後壁92與前壁90軸向地間隔開，且一起形成各行星齒輪箱的託架的部分。如圖2和4中示意性地示出的，前壁90和後壁92中的各個分別限定穿過其的相應的同軸開孔91和93。如圖2和4中示意性地示出的，託架期望包括多個側壁94，側壁94在託架的前壁和後壁90,92之間軸向地延伸且連接前壁和後壁90,92。期望地，成對的側壁94設置在分別限定在託架的相應前壁和後壁90,92中的同軸開孔91,93的相反側上。
本文中構想的周轉齒輪布置的第一示範實施例期望採用行星構造(行星齒輪84的旋轉軸線圍繞太陽齒輪80的旋轉軸線旋轉)，該構造具有僅單個輸入和單個輸出，且包繞太陽齒輪80和行星齒輪84的環齒輪86通過以附圖中未例示的方式聯接到外殼體18來保持靜止，因為該特定布置可以以均適合用於例示本公開的示範實施例的多種常規方式中的任一種來執行。例如，環齒輪86可經由中心周向凸緣88固定(如通過機械地螺接或焊接)到外殼體18，凸緣88鑽有穿過其的多個軸向孔89，例如如圖2和4中所示。在該行星構造中，太陽齒輪80由輸入轉動，輸入是lp軸36(圖1)，而承載行星齒輪箱的託架(圖2和4中的90,92,94)聯接到機械負載，機械負載是圖1中所示的風扇軸45。在該示範行星構造中，託架以常規方式不可旋轉地聯接到風扇軸45，以便它們在相同速度下一齊旋轉，但此聯接方式對於理解本公開而言不是關鍵的，且因此不必進一步論述。因此，在該示範實施例中，動力齒輪箱46以已知的方式將太陽齒輪80(其在lp軸的速度下旋轉)的轉速有效減小至適於聯接到託架的負載(即，風扇軸45的旋轉)的轉速。
本文中構想的周轉齒輪布置的第二示範實施例採用恆星構造(環齒輪86圍繞太陽齒輪80旋轉，同時行星齒輪84的旋轉軸線保持相對於太陽齒輪80的旋轉軸線固定)，且環齒輪86以常規方式不可旋轉地聯接到風扇軸45，以便它們在相同速度下一齊旋轉。然而，如上文在行星齒輪實施例中提到的那樣，此聯接方式對於理解本公開而言同樣不是關鍵的，且因此不需要進一步論述。在採用周轉齒輪布置的恆星構造的該備選示範實施例中，託架聯接到外殼體18，且該聯接的細節對於解釋本發明的期望方面而言不是必需的。
然而，在兩個實施例(行星和恆星)中，且例如如在圖2和4中示意性地示出的，環齒輪86與各行星齒輪84可旋轉地嚙合，且行星齒輪84中的各個由軸承可旋轉地承載，該軸承又由行星齒輪箱承載，該行星齒輪箱又由託架90,92,94承載。在理解儘管是到託架90,92,94上的不同點，但行星齒輪84中的各個相同地構造和安裝的情況下，將描述用於一個行星齒輪84的軸承的構造和安裝。
例如，如圖2,3(部分地)和4中示出的，支承銷96是中空、大體上圓柱形的本體，且限定圓柱形外表面101。例如，如圖2和4中示意性地示出的，支承銷96的圓柱形外表面101與虛擬中心軸線106沿徑向等距地設置，虛擬中心軸線106沿軸向方向延伸穿過支承銷96。該虛擬中心軸線106還限定用於行星齒輪84的旋轉軸線。例如，如圖2和4中示意性地示出的，支承銷96還由與圓柱形外表面101相反地設置的內表面125限定為本體。例如，在圖2和4中描繪的實施例中，內表面125是圓柱形的具有圓形的橫向形狀，且因此，內表面125期望相對於圓柱形外表面101同心地設置。
例如，如圖2,3(部分地)和4中示意性地示出的，支承銷96具有前端，前端與支承銷96的後端在軸向方向上間隔開且相反。例如，如圖2和4中所示，支承銷96的前端由前壁95完全地封閉，前壁95限定在支承銷96中限定的內部腔的一部分。儘管前壁95的僅一半在圖2和4中繪出的截面圖中可見，但該前壁95完全延伸跨過支承銷96的前端。
提供支承銷96以將行星齒輪84的軸承安裝到託架90,92,94，且因此支承銷96構造成相對於託架不可旋轉地固定。例如，如圖2和4中所示，支承銷96的各相反端(前和後)被接收在限定於託架90,92,94中的開孔91和93中的相應一個中，且例如通過壓配合而被不可旋轉地保持在其中。例如如圖2和4中所示，支承銷96的前端包括有螺紋、減小直徑的表面97，而後端包括環形、徑向向外延伸的凸緣98。固持件99(在該實例中，螺紋鎖緊螺母)在前端處接合該減小直徑的表面97，以克服向後的軸向移動將支承銷96裝固就位。
例如，如圖3中的數字961表示的箭頭示意性地示出的，支承銷96期望包括穿過其形成的多個油給送孔126。各油給送孔961在支承銷96的圓柱形內表面125與圓柱形外表面101之間延伸穿過支承銷96。例如如圖3中示意性地示出的，各油給送孔961期望沿徑向方向從支承銷96的圓柱形內表面125延伸至圓柱形外表面101。例如，如圖3中示意性地示出的，各油給送孔961在支承銷96的外表面101處限定出口開口962。這些給送孔961在大小方面確定為計量用於潤滑和冷卻行星軸承的受控的油流。
在操作中，油在壓力下以任何常規方式給送穿過支承銷96的後端處的開口，且進入中空支承銷96的內腔中，該內腔由與支承銷96的後端處的開口相反地設置的前壁95部分地限定且例如圖2和4中所示。進入支承銷96的該內腔的油如標為100的箭頭在圖3中示意性地表示的那樣在壓力下從內腔流動，且沿徑向向外穿過此種油給送孔961。例如，在圖2和4中所示的行星軸承的雙軌道實施例中，對於行星軸承的軌道中的各個，通常將提供圍繞支承銷周向地設置且在與彼此等距地分開(90度間隔)的四個油給送孔961。然而，兩個軌道中的各個的這四個孔961中的僅一個在圖3的視圖中可見。由於該油被提供至由支承銷96的圓柱形內表面125限定的中空油腔的壓力可根據特定的行星齒輪84和發動機10而變化，故穿過支承銷96的油給送孔961將相應地確定大小，以便確保在可用油壓力下的油的適當流速，以便向行星軸承供應足夠的潤滑和冷卻。在支承銷的內腔內的大約每平方英寸65磅的油壓力下，各軌道的四個油給送孔961中的各個將期望具有大約0.039英寸的直徑，以產生從支承銷96的內腔到行星軸承計量的大約1.1加侖每分鐘的油流。
如下文更完整地描述的那樣，油流出出口開口962，且進入擠壓膜阻尼器(下文所述)的環形間隙中。該環形間隙在支承銷96的外表面101與內環102(下文所述)的內表面112之間既沿徑向又沿軸向延伸。如圖3中的箭頭和標為1002的粗黑線示意性地示出的，來自擠壓膜阻尼器的環形間隙的油流對滾柱104和行星軸承的罩提供冷卻和潤滑二者。
例如，如圖2,3,4,5和6中所示，行星軸承包括內環102，但限定內環102的軌道的導軌108的僅部分在圖5和6中所示的視圖中可見。圖2和4中的各個繪出了內環102的半截面的示意圖，其部分為透視圖且部分為截面圖。例如，如圖2,3和4中所示，內環102限定圓柱形內表面112。例如，如圖3中示意性地示出的，內環102的前端1021的圓柱形內表面112不可旋轉地連接到支承銷96的圓柱形外表面101的前端1011。類似地，內環102的後端1022不可旋轉地連接到支承銷96的圓柱形外表面101的後端1012。因此，行星軸承的內環102和支承銷96是兩個單獨的構件，它們在它們的相反端處不可旋轉地連接在一起，且相對於彼此同心地設置，但與彼此間隔開，以限定環形間隙，該環形間隙在內環102與支承銷96的相應相反端之間既沿徑向又沿軸向延伸。這些不可旋轉的附接元件中的各個例如由圖2中的數字83標識的特徵示意性地代表，且不可旋轉的連接的焊接或機械緊固件或其他常規器件可用於將內環102裝固到支承銷96。
行星軸承期望為內座圈引導的，且形成為單個整體構件。例如，如圖3中所示，單個構件內環102期望與其內表面112相反地設置外表面，該外表面限定至少一個滾柱軌道，該軌道限定構成行星軸承的內座圈的至少一個滾柱滾道107或109。如本文中構想的那樣，內環102可包括單個軌道或多個軌道，諸如雙軌道內環102或多軌道內環102等。然而，本文的行星齒輪箱的結構和操作的闡釋將使用雙軌道內環102的特定實例，因此表明將如何容納額外的軌道，或在雙軌道中的一個消除之後仍存在單個軌道。
例如，如圖2和4中所示，各相應的軌道由一對導軌108限定，導軌108沿軸向方向與彼此間隔開，且圍繞內環102周向地延伸。因此，在雙軌道實施例中，內環102的外表面包括兩對導軌108，這兩對導軌108圍繞內環102沿周向方向連續地延伸。滾柱滾道107,109中的各個作用為雙軌道行星軸承的內座圈107,109。各對導軌108限定分別與彼此軸向地間隔開的兩個環形內座圈107,109前滾道107和後滾道109中的一者。
成對軌道中的各個限定處於滾道107或109形式的表面，該表面相對於內環102的圓柱形內表面112周向地且同心地延伸。因此，各軌道包括相應的滾道107,109，滾道107,109提供接觸多個滾柱104中的各個的圓柱形外表面114(圖3)的表面，滾柱104可旋轉地設置在內環102的相應軌道內。具有與彼此軸向地間隔開的雙滾道107,109的單個內環102的使用提供了成組滾柱104之間的良好同心度，但也可使用兩個單獨的內環102。內環102的軸向尺寸期望在大小方面確定為以便內環102不可相對於託架的相對且軸向地間隔開的壁90,92軸向地移動。
例如，如圖3中示意性地示出的，各導軌108包括外部表面128，外部表面128圍繞內環102的外表面113沿周向方向連續地延伸，且從限定在內環102的外表面中的相應的環形滾道107,109徑向向外設置。各導軌108的外部表面128限定內環102的外表面的最大直徑尺寸，且向各相應的側軌118提供相應的引導表面，側軌118作為各軌道的滾柱罩的一部分周向地延伸。
在圖2和3中所示的實施例中，擠壓膜阻尼器設置在支承銷96的外表面101與內環102的內表面112之間。參看圖2和3中描繪的實施例，如上文提到的，內環的前端1021的前部和後端1022的後部的內圓柱形表面112中的各個相對於相應的支承銷96的圓柱形外表面101的前端1011的前部和後端1012的後部在徑向方向上相反地不可旋轉地設置。因此，行星軸承的內環102和支承銷96是兩個單獨的構件，它們在它們的相反端處不可旋轉地連接在一起，且相對於彼此同心地設置，但與彼此間隔開，以限定環形間隙，該環形間隙在內環102和支承銷96的相應相反端之間既沿徑向又沿軸向延伸。例如，這些不可旋轉的附接元件中的各個由圖2由數字83標識的特徵示意性地代表。
然而，內環102的前端1021的後部由前凹槽1023限定，前凹槽1023相對於虛擬中心軸線106周向地延伸，且形成擠壓膜阻尼器的前端，擠壓膜阻尼器設置在支承銷96的外表面101與內環102的內表面112之間。類似地，內環102的後端1022的前部由後凹槽1024限定，後凹槽1024相對於虛擬中心軸線106周向地延伸，且形成擠壓膜阻尼器的後端，擠壓膜阻尼器設置在支承銷96的外表面101與內環102的內表面112之間。如圖3中所示，前凹槽1023和後凹槽1024中的各個限定徑向深度，該徑向深度從內環102的內表面112沿徑向地遠離行星軸承的虛擬中心軸線106的方向延伸。
如圖3中所示，擠壓膜阻尼器還包括設置在前凹槽1023內的前回彈性密封件130和設置在後凹槽1024內的後回彈性密封件130。各回彈性密封件130期望為形成為連續的「o形」環的中空管狀元件，其在其未壓縮狀態下具有圓形截面。限定該中空管狀元件的壁具有同心的內表面和外表面，內表面和外表面也期望在回彈性密封件130的未壓縮狀態下具有圓形截面，回彈性密封件130在圖3和5中所示的實施例中是環型密封件(toroidalseal)。然而，回彈性密封件130僅需要提供沿徑向方向的回彈性特性的截面形狀。例如，具有搭接接頭且具有與圖3和5中繪出的o形環130的中空環型截面不同的實心矩形截面的開口活塞環也提供期望的回彈性密封件130。具有環型截面的回彈性密封件130的一些其他備選實例包括具有帶「z」、「c」、「i」或「t」形的截面的那些。回彈性密封件的截面的幾何參數，諸如材料厚度、腹板角度(angleoftheweb)、圓角半徑等，可選擇成向回彈性密封件130提供期望的剛性特性。
前回彈性密封件130和後回彈性密封件130中的各個限定內徑131和大於內徑的外徑132，使得相應的回彈性密封件的內徑與外徑之間之差限定沿相應的回彈性密封件130的徑向方向的未壓縮厚度。在圖3和5中所示的截面圖中，相應回彈性密封件130上的作為回彈性密封件130的內徑的一個端點而包含的點由數字131標出。類似地，在圖3和5中所示的截面圖中的相應回彈性密封件130上的作為回彈性密封件130的外徑的一個端點而包含的點由數字132標出。因此，各相應的回彈性密封件130的未壓縮的徑向厚度大於相應回彈性密封件130設置在其中的相應凹槽1023,1024的徑向深度。以此方式，當相應的回彈性密封件130處於它們的未壓縮狀態下時，擠壓膜阻尼器提供上文提到的環形間隙，該環形間隙設置在支承銷96的外表面101與內環102的內表面112之間。回彈性密封件130回彈性地抵靠內環102，且封閉環形間隙的前端和後端，且還提供在行星軸承上的徑向定心力，該定心力將內環102推入與支承銷96同軸的位置。
具有適合的剛度和疲勞壽命的任何材料可用於構造回彈性密封件130。回彈性密封件130截面的幾何參數，諸如壁厚、直徑等，可選擇成提供用於回彈性密封件130的期望剛度特性，例如，沿徑向方向的彈簧常數「k」。回彈性密封件130的功能特性可通過使彈簧(未示出)與回彈性密封件130中的各個串聯地組合來得到進一步的調節和優化。
例如，如圖2,3和4中示意性地示出的，支承銷96至少包括第一油給送孔961，第一油給送孔961在支承銷96的內表面125(圖2和4)和外表面101之間延伸穿過支承銷96。例如，如上文提到和圖3中示意性地示出的，各油給送孔961在支承銷102的外表面處限定出口開口962，其中，各油給送孔961的出口開口962設置成與擠壓膜阻尼器的環形間隙流體連通。在圍繞擠壓膜阻尼器的圓周的任何點處的環形間隙的尺寸取決於油壓力、回彈性密封件130的壓縮程度、和內環102沿徑向方向朝支承銷96外表面101的偏轉(這可由可在動力齒輪箱46的操作期間出現的各種動態問題引起)。然而，擠壓膜阻尼器的環形間隙在徑向方向上測得的距離通常為大約幾千分之一英寸，且因此使圖3中的環形間隙的相對大小的描繪大於實物，且僅是用於例示而作出的示意圖。如圖3中的箭頭和標為1001的粗黑線示意性地示出的，油流進入擠壓膜阻尼器的環形間隙，且向行星軸承提供阻尼，以便減輕在動力齒輪箱46的操作期間出現的動態問題。
例如，在圖2中所示的實施例中，行星齒輪的外環84期望為單件構件，其形成行星軸承的齒輪齒表面85和限定行星軸承外座圈的圓柱形內部表面103二者。行星軸承的行星齒輪84的圓柱形內部表面103接觸且固持行星軸承的滾柱104。因此，例如，在圖2中所示的實施例中，行星軸承的外環84的外圓柱形表面由齒輪齒表面85限定，該齒輪齒表面85構造成與太陽齒輪80的齒輪齒表面81和環齒輪86的齒輪齒表面87二者嚙合。
然而，在圖4,5和6中所示的實施例中，接觸且固持行星軸承的滾柱104的表面由與齒輪齒表面85限定的元件分開的元件提供，齒輪齒表面85構造成與太陽齒輪80的齒輪齒表面81和環齒輪86的齒輪齒表面87二者嚙合。例如，如圖4,5和6中示意性地示出的，行星軸承的外環841和行星齒輪842是兩個單獨的構件，它們不可旋轉地連接在一起，且設置成相對於彼此同心，但與彼此間隔開，以限定環形間隙，該環形間隙在外環841與行星齒輪842之間既沿徑向又沿軸向延伸。
例如，如圖5和6中示意性地示出的，行星齒輪842限定外表面，該外表面限定齒輪齒表面85，該齒輪齒表面85構造成與環齒輪86的齒輪齒表面87嚙合。儘管行星齒輪842與太陽齒輪80之間的關係在圖5和6的視圖中未繪出，但行星齒輪842的齒輪齒表面85構造成以便其還與太陽齒輪80的齒輪齒表面81嚙合。
例如，如圖5和6中所示，外環841限定內圓柱形表面103，內圓柱形表面103設置成面朝至少一個軌道，軌道限定在內環102(圖4)的各相應對導軌108之間。行星軸承的外環841的圓柱形內部表面103接觸且固持行星軸承的滾柱104。
例如，如圖5和6中示意性地示出的，行星齒輪842限定內表面844，內表面844與外環841的外表面843面對且相對。如圖5和6中所示，外環841的外表面843期望為圓柱形，且設置成面朝環齒輪86。例如，如圖5和6中示意性地示出的，行星齒輪842的內表面844相對於外環841的外表面843同心地設置，但間隔開沿徑向方向測量的小距離，且在外環841的軸向長度的基本大部分內沿軸向方向延伸，以在其間限定環形間隙。因此，在圖4,5和6中所示的實施例中，在行星軸承的外環841的外表面843與行星齒輪842的內表面844之間既沿徑向又沿軸向延伸的環形間隙設在行星軸承的外環841與行星齒輪842之間。環形間隙在圖6中比圖5中更顯著地示出，其中粗箭頭在圖5中的示意圖中設置在該環形間隙內。
此外，在圖4,5和6中所示的實施例中，行星齒輪842不可旋轉地連接到外環841。在圖4,5和6中所示的實施例中，不可旋轉地將行星軸承的外環841和行星齒輪842連接在一起的元件由數字83標出的結構示意性地表示。該連接機構83可採用任何數目的常規實現方式。因此，連接機構83可由機械緊固件提供，機械緊固件例如可取決於特定應用而根據需要包括或不包括彈簧指外罩。
在圖4和5中所示的實施例中，擠壓膜阻尼器設置在外環841的外表面843與行星齒輪842的內表面844之間。參看圖4和5中描繪的實施例，行星齒輪842的前端8421由前凹槽8423限定，前凹槽8423相對於虛擬中心軸線106(圖4)周向地延伸，且形成擠壓膜阻尼器的前端，擠壓膜阻尼器設置在外環841的外表面843與行星齒輪842的內表面844之間。類似地，行星齒輪842的後端8422由後凹槽8424限定，後凹槽8424相對於虛擬中心軸線106(圖4)周向地延伸，且形成擠壓膜阻尼器的後端，擠壓膜阻尼器設置在外環841的外表面843與行星齒輪842的內表面844之間。如圖5中所示，前凹槽8423和後凹槽8424中的各個限定徑向深度，該徑向深度從行星齒輪842的內表面844沿徑向地遠離行星軸承的虛擬中心軸線106(圖4)的方向延伸。
作為備選，前凹槽和後凹槽可作為行星齒輪842的內表面844的代替限定在外環841的外表面843中，達到相當的效果。
如圖5中所示，擠壓膜阻尼器還包括設置在前凹槽8423內的前回彈性密封件130和設置在後凹槽8424內的後回彈性密封件130。這些回彈性密封件130的結構和功能已經在上文中結合例如圖3中繪出的實施例來闡釋，且因此不需要重複。如上文結合圖3提到的，擠壓膜阻尼器的環形間隙在徑向方向上測得的距離通常為大約幾千分之一英寸，且因此使圖5中的環形間隙的相對大小的描繪大於實物，且僅是用於例示而作出的示意圖。
如圖5中由數字82標記的箭頭示意性地示出的，在圖5的實施例中，擠壓膜阻尼器通過至少一個油給送孔82而被給送油，油給送孔82穿過外環841在外環831的圓柱形內表面103和圓柱形外表面843之間延伸，期望沿徑向方向延伸。儘管圖5的截面圖僅示出了單個油給送孔82，但期望多個可圍繞行星軸承的外環841周向地提供。例如，如圖5中示意性地示出的，各油給送孔82在外環841的外表面843處限定出口開口821。如圖5中的箭頭和標為822的粗黑線示意性地示出的，油流採取流出出口開口962(見圖3)且進入擠壓膜阻尼器的環形間隙中的路徑，且沿箭頭822指向的方向軸向地且周向地擴散，以填充擠壓膜阻尼器的環形間隙，且因此向行星軸承提供阻尼，以便減輕在動力齒輪箱46的操作期間出現的動態問題。這些油給送孔82在大小方面確定成計量用於潤滑和冷卻行星軸承，以及用於抑制在動力齒輪箱46的操作期間可出現在行星軸承中的預期動態問題的受控油流。
而且，擠壓膜阻尼器可設有至少一個油放出通路，其允許油從環形間隙內且經過回彈性密封件130中的至少一個且回到油槽中以被再加壓和再循環的循環。儘管未在任何所示視圖中繪出，但油放出通路期望可限定為延伸穿過回彈性密封件130的開孔，或限定為圍繞回彈性密封件130的外表面限定的凹槽。當然，各此種油放出通路可在大小方面確定為以便一定維持環形間隙內的足夠壓力。
在圖4和6中所示的實施例中，作為擠壓膜阻尼器的代替，衰減彈簧140設置在外環841的外表面843與行星齒輪842的內表面844之間。因此，衰減彈簧140設置在環形間隙內，該環形間隙限定在外環841的外表面843與行星齒輪842的內表面844之間。
圖6中所示的視圖為截面圖，其中截取平面沿徑向方向和正交於徑向方向的軸向方向二者延伸，且因此僅示出了沿周向方向延伸360°的衰減彈簧140的橫截面圖。具有適合的剛度和疲勞壽命的任何材料可用於構造衰減彈簧140。衰減彈簧140僅需要具有沿徑向方向提供回彈性特性的截面形狀。具有圖6中描繪的截面的衰減彈簧140的一些備選實例包括具有帶「z」、「c」、「i」或「t」形的截面的那些。衰減彈簧140的直徑以及衰減彈簧截面的幾何參數，諸如壁厚、腹板的角度、圓角半徑等，可選擇成提供用於衰減彈簧140的期望剛性特性，例如，沿徑向方向的彈簧常數「k」。
例如，在圖2,3,4,5和6中所示的實施例中，多個圓柱形滾柱104設置在內環102與行星齒輪84或用作行星軸承外座圈的外環841的圓柱形內部表面103之間。例如，如圖3中示意性地示出的，內環102中的一對軌道中的各個構造成在其中接收和可旋轉地引導相應的多個圓柱形滾柱104，滾柱104能夠相對於行星軸承的內滾道107,109和外座圈二者自由地旋轉。
因此，在內環102的雙軌道實施例中，內環102的滾道107,109在兩個串聯的環中接收滾柱104。第一多個圓柱形滾柱104可旋轉地設置在內環102的該對軌道中的第一個內的前滾道107上。類似地，第二多個圓柱形滾柱104可旋轉地設置在內環102的該對軌道中的第二個內的後滾道109上。因此，內環102的滾道107,109接觸設置在相應軌道中的圓柱形滾柱104的各圓柱形外表面114的一部分。圓柱形滾柱104可包括已知成分的陶瓷材料，例如，氮化矽(si3n4)。
在附圖中例示的內座圈引導的行星齒輪箱的示範雙軌道實施例中，兩個單獨的滾柱罩期望設置在內環102與外環84之間。各滾柱罩能夠相對於內環102和外環84二者自由地，但在與外環84的轉速不同的速度下旋轉。例如，在圖3中示意性示出的實施例中，由於內環102具有並排的雙軌道，故單獨的滾柱罩提供在雙軌道中的各個上。各滾柱罩限定設置在內環102的該對軌道中的相應軌道上方的其自身的大體上矩形開口的周向排。
各滾柱罩中的各周向排限定多個大體上矩形的開口。如圖2和4中示意性地示出的，各滾柱罩的各大體上矩形的開口由沿軸向方向伸長的平行的一對相對且間隔開的腹板元件120界定。例如，如圖2,3,4,5和6中所示，滾柱罩的各大體上矩形的開口由沿周向方向伸長的一對相對、平行且間隔開的側軌118界定。例如，如圖2和4中所示，各滾柱罩的相應腹板元件120設置成在滾柱罩的相對的凸肩元件118之間軸向地延伸。兩個滾柱罩的所有的腹板120相同地構造且確定尺寸。各滾柱罩構造成與內環102的其相應的滾道107,109一起在各相應軌道中維持在該相應軌道中的各對周向地相鄰的圓柱形滾柱104中的各相應的圓柱形滾柱104之間的在周向方向上的相應分離。
例如，如圖3,5和6中所示，各滾柱罩的各相應的側軌118設置在內環102的相應導軌108上方，具有在側軌118和導軌108的兩個相應的相對表面之間的緊密空隙。由於行星軸承期望為內座圈引導的，故滾柱罩設計成具有在由罩的側軌118限定的圓柱形周向內表面與內環102的導軌108的圓柱形周向外表面128之間的緊密空隙，且該緊密空隙期望為大約0.005到0.050英寸(包括端點)。
圖3和5為用於從支承銷96穿過行星齒輪箱的實施例的行星齒輪的潤滑油流的可能路徑的示意圖。在圖3和5中，粗實線示意性地表示油為了阻尼、潤滑和冷卻目的而採用的路徑。
對於繪出的實施例，行星滾柱軸承可由任何適合的材料形成。例如，在至少某些示範實施例中，滾柱軸承可由適合的金屬材料形成，諸如鉻鋼或高碳鉻鋼。作為備選，在其他示範實施例中，行星滾柱軸承可包括由適合的陶瓷材料形成的一個或更多個構件。
本公開的以上示範實施例中的各個通過將擠壓膜阻尼器或衰減彈簧140直接地併入行星軸承自身中來以非常緊湊且有效的方式將阻尼加至系統。擠壓膜阻尼器實施例提供密封功能以及軸承的定心功能，且凹槽可利用標準加工過程來加工，因此使得系統比改善軸承的動態耐受能力的其他方式更廉價。衰減彈簧實施例具有消除加工凹槽的步驟的另一優點。這些實施例中的各個使軸承的動態耐受能力最大化，以使軸承的負載能力、可靠性和使用壽命最大化，而不會有損行星軸承的潤滑和冷卻的有效性。因此，各實施例延長了發動機10可保持服役的持續時間。
本書面描述使用了實例來公開本發明，包括最佳實施方式，且還使本領域的任何技術人員能夠實施本發明，包括製作和使用任何裝置或系統，和執行任何合併的方法。本發明的專利範圍由權利要求限定，且可包括本領域的技術人員想到的其他實例。如果此類其他實施例包括並非不同於權利要求的書面語言的結構元件，或如果它們包括與權利要求的書面語言無實質差別的等同結構元件，則意圖此類其他實例在權利要求的範圍內。例如，例示為或描述為一個實施例的一部分的特徵可用於另一個實施例上以產生又一個實施例。
儘管描述了本發明的特定實施例，但本領域的技術人員將清楚，可對其作出各種改型，而不脫離本發明的精神和範圍。因此，本發明的優選實施例的以上描述和用於實施本發明的最佳實施方式僅是出於例示目的而非出於限制目的提供的。