專(zhuān)利名稱(chēng)：用于發(fā)電機(jī)的空轉(zhuǎn)齒輪和軸頸軸承組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空轉(zhuǎn)齒輪組件，并且更具體地涉及發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)齒輪組件。
背景技術(shù)：
集成驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)和其它發(fā)電機(jī)包括支撐空轉(zhuǎn)齒輪軸的軸頸軸承。支撐軸頸軸承的 外殼通常由鎂制成，而軸頸軸承通常由青銅或碳/石墨材料制成。由于外殼和軸承材料間 的熱膨脹系數(shù)差異，通常使用防旋轉(zhuǎn)部件來(lái)將軸承固定到外殼。在一個(gè)示例中，杯形鋁中間外殼攜帶軸頸軸承中的一個(gè)并被固定到鎂外殼上。相 對(duì)的軸頸軸承與鎂外殼壓配合。Bellevi 1 le墊片設(shè)置在軸頸軸承和蓋之間，蓋固定到中間 外殼。Belleville墊片與中間外殼孔中的軸頸軸承接觸并向軸頸軸承上施加足夠的軸向力 以防止旋轉(zhuǎn)并提供軸頸軸承在中間外殼內(nèi)端的軸向保持。在另一實(shí)施例中，軸頸軸承的外 徑具有刻痕以在-65° F-400。F(-54°C _204°C )的發(fā)電機(jī)運(yùn)行溫度范圍內(nèi)更好地維持其 壓配合并提供防旋轉(zhuǎn)部件?？毯鄄考€提供軸向保持。采用額外的結(jié)構(gòu)和機(jī)械加工以將軸 頸軸承保持在它們的孔內(nèi)會(huì)使空轉(zhuǎn)齒輪組件更復(fù)雜且成本更高。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)電機(jī)包括具有固定到外殼部分的端板的外殼，外殼部分與端板一起提供腔。外 殼部分和所述端板分別包括第一和第二孔。在一個(gè)示例中，端板包括具有側(cè)面的壁，側(cè)面帶有從該側(cè)面延伸到終端的凸起部。 凸起部提供包括座和在所述座的徑向外側(cè)并延伸到所述終端的圓柱形表面的孔。壁具有提 供緊固部件的外周，這些所述緊固部件構(gòu)造成將所述端板固定到外殼部分。所述壁提供與 所述孔流體連通的潤(rùn)滑通道?？辙D(zhuǎn)齒輪(idler gear)包括具有相對(duì)的第一和第二端的軸，所述第一和第二端分 別支撐在所述第一和第二孔內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二端分別包括從相應(yīng)的肩部延 伸的第一和第二外軸徑。第一和第二外軸徑支撐在所述第一和第二孔內(nèi)。發(fā)電機(jī)設(shè)置在所 述外殼內(nèi)并旋轉(zhuǎn)地連結(jié)到所述空轉(zhuǎn)齒輪。第一和第二軸頸軸承(journal bearing)分別包括第一內(nèi)徑和外徑以及第二內(nèi)徑 和外徑。所述第一和第二外徑分別與所述第一和第二孔成壓配合關(guān)系。第一軸頸軸承突出 于終端(proud of the terminalend)以接合第一肩部。第一和第二內(nèi)徑分別以滑動(dòng)配合 與所述第一和第二軸端接合。內(nèi)徑相對(duì)于它們相應(yīng)的外徑確定，在該示例中提供與滾柱軸 承相對(duì)的固定軸承。在一個(gè)示例中，第一和第二軸頸軸承由第二材料制成，而外殼由第一材料制成。第 一和第二材料彼此不同，并分別具有第一和第二熱膨脹系數(shù)，這些熱膨脹系數(shù)具有大于0.2 但小于1.0的比率。在一個(gè)示例中，軸頸軸承具有浸漬碳本體，該本體具有限定的軸承內(nèi)徑和軸承外 徑，它們提供軸承厚度。本體包括高度。軸承外徑與軸承內(nèi)徑提供約1.3-1. 5的第一比率，
4而軸承內(nèi)徑和高度提供約1. 5-1. 9的第二比率。


各種特征將從以下對(duì)所公開(kāi)的非限定性實(shí)施例的具體描述變得對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)。伴隨具體描述的附圖可被簡(jiǎn)要描述如下圖1是用于氣輪機(jī)的發(fā)電機(jī)的整體示意性截面圖。圖2圖示了具有泵和包括空轉(zhuǎn)齒輪組件的齒輪系的示例發(fā)電機(jī)。圖3A是發(fā)電機(jī)的一部分的通過(guò)空轉(zhuǎn)齒輪組件的截面圖，包括了外殼部分和端蓋。圖3B是空轉(zhuǎn)齒輪組件、外殼部分和端蓋的分解圖。圖4是空轉(zhuǎn)齒輪組件的放大分解圖。圖5A是軸頸軸承的頂部正視圖。圖5B是圖5A中示出的軸頸軸承的通過(guò)其軸線的截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地圖示了示例發(fā)電機(jī)10的所選部分，發(fā)電機(jī)由諸如氣輪機(jī)的主推進(jìn)器 12驅(qū)動(dòng)并用于在被主推進(jìn)器12驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電流。發(fā)電機(jī)10通?？砂òl(fā)電部分14，液壓 泵16和齒輪系18，齒輪系18包括空轉(zhuǎn)齒輪組件48 (圖2)，所有這些都包含在公共的外殼 組件20內(nèi)。雖然在所公開(kāi)的示例中圖示了可變頻發(fā)電機(jī)(VFG)，但應(yīng)當(dāng)理解的是，諸如綜合 驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(IDG)的其它發(fā)電機(jī)系統(tǒng)也從本文受益。這些類(lèi)型的發(fā)電機(jī)可特別適用于飛機(jī) 應(yīng)用。在所公開(kāi)的、非限定性實(shí)施例中，發(fā)電部分14是包括沿著旋轉(zhuǎn)軸線A安裝在轉(zhuǎn)子 軸28上的三個(gè)機(jī)器22、24、和26的3相機(jī)器。三個(gè)機(jī)器的定子組件22B、24B、26B都安裝在 外殼組件20內(nèi)并且三個(gè)轉(zhuǎn)子組件22A、24A、26A都安裝在轉(zhuǎn)子軸28上。外殼組件20可由 驅(qū)動(dòng)端蓋組件或外殼部分20A和端板20B封閉，轉(zhuǎn)子軸28延伸通過(guò)該外殼部分20A。外殼 部分20A和端板20B由鋁合金制成。第一機(jī)器22包括帶有PE轉(zhuǎn)子組件22A和定子組件22B的副勵(lì)磁機(jī)(PE)永磁體 發(fā)電機(jī)(PMG)。PE定子組件22B為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁提供能量，以及為電力系統(tǒng)的其它部件提供 能量。第二機(jī)器24包括帶有ME轉(zhuǎn)子組件24A和定子組件24B的主勵(lì)磁器(ME)。ME通過(guò) GPCU(發(fā)電機(jī)電源控制單元)接收來(lái)自PE的勵(lì)磁。ME轉(zhuǎn)子組件24A的輸出被供應(yīng)到安裝 有二極管包30的軸。二極管包30可被分成六個(gè)二極管組以提供3相全波橋式整流。二極 管包30的DC輸出供應(yīng)第三機(jī)器26。圖2圖示了示例發(fā)電機(jī)10的所選部分。在圖示的實(shí)施例中，空轉(zhuǎn)齒輪組件48連 結(jié)在液壓泵16和發(fā)電部分14之間。發(fā)電機(jī)10包括用于通過(guò)發(fā)電部分14驅(qū)動(dòng)液壓泵16 的齒輪系18。在該實(shí)施例中，齒輪系18是齒輪減速系，其以比發(fā)電部分14低的速度驅(qū)動(dòng)液 壓泵16。然而，在其它示例中齒輪系18可以改變。液壓泵16包括安裝在泵軸46上并用于旋轉(zhuǎn)的泵齒輪44。在該示例中，用緊固件 52安裝泵齒輪，緊固件52相對(duì)于泵軸46的中心軸線B軸向延伸通過(guò)泵齒輪44并進(jìn)入泵軸 46。液壓泵16的其余部分是已知的布置并例如，可包括可旋轉(zhuǎn)地支撐泵軸46的軸頸軸承 56a、襯套56b、在軸頸軸承56a和襯套56b之間的耐磨板56c、和一個(gè)或多個(gè)葉片56d，這些
5葉片可隨泵軸46旋轉(zhuǎn)以移動(dòng)液體。齒輪系18包括安裝在轉(zhuǎn)子軸28上的轉(zhuǎn)子齒輪42、安裝在液壓泵16的泵軸46上 的泵齒輪44、和安裝在軸頸軸承50A和50B上的用于繞軸線C旋轉(zhuǎn)的空轉(zhuǎn)齒輪組件48，在 一個(gè)示例中，這些軸頸軸承由浸漬銅的碳材料制成。鋁合金外殼20和軸頸軸承50的熱膨 脹系數(shù)之間的差是大于0. 2但小于1. 0的比率。在該示例中，外殼20與軸頸軸承50相比 具有更大的熱膨脹系數(shù)。熱膨脹系數(shù)間的較小的差別使得能夠使用壓配合，而不需要額外 的軸頸軸承保持部件?？辙D(zhuǎn)齒輪組件48包括具有第一和第二齒輪36、38的空轉(zhuǎn)齒輪軸34。 第一齒輪36與轉(zhuǎn)子齒輪42嚙合接合。第一齒輪36包括減重孔10 (圖4)。第二齒輪38與 泵齒輪44嚙合接合。參照?qǐng)D3A、3B和4，更具體地示出了空轉(zhuǎn)齒輪組件48。端板20B包括從第一側(cè)68 延伸到終端59的凸起部58。凸起部58包括外周60和內(nèi)徑62，與軸線C同軸(圖2)，內(nèi)徑 62提供了圓柱形表面。內(nèi)徑62從座64到終端59延伸深度63(例如，0. 370+/-0. 001英寸 (9. 398mm+/"0. 025mm))。端板20B用于支撐空轉(zhuǎn)齒輪組件48的一端，因此消除了昂貴的位 于外殼內(nèi)部的中間外殼結(jié)構(gòu)。端板20B的與第一側(cè)68相對(duì)的第二側(cè)70包括肋72。在肋72中鉆出相互連接的 孔以提供潤(rùn)滑通道66，潤(rùn)滑通道66與孔62流體連通以有效地向軸頸軸承50輸送潤(rùn)滑劑。 塞子74插入到肋72中的形成潤(rùn)滑通道66的孔的端部。在第二側(cè)70上設(shè)置部件76且該 部件76被構(gòu)成為接收潤(rùn)滑裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，部件76是螺紋孔，并且外部潤(rùn)滑管線77 固定在部件76上以通過(guò)潤(rùn)滑通道66向軸頸軸承50A、50B提供潤(rùn)滑劑。端板20B包括提供固定部件的外周78，在該示例中外周78具有多個(gè)孔80。外殼 部分20A包括具有孔84的凸緣82，當(dāng)端板20B安裝在外殼部分20A上時(shí)，這些孔84與孔 80對(duì)齊。定位銷(xiāo)87設(shè)置在外殼部分20A中以使外殼部分20A和端板20B彼此對(duì)齊。緊固 件86設(shè)置在孔80內(nèi)，并接收在孔84內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中這些孔84具有螺紋。當(dāng)組裝外殼 20A時(shí)，在凸緣82和外周78之間設(shè)置密封件(未示出)。外殼部分20A包括從凸緣82凹入的壁88以提供接收齒輪系18的腔。與軸線A 同軸(圖1和2)的開(kāi)口 90設(shè)置在壁88中以接收轉(zhuǎn)子26A的一部分。突出表面(proud surface) 92從壁88延伸。突出表面92包括與軸線C同軸的孔93以旋轉(zhuǎn)地支撐空轉(zhuǎn)齒 輪組件48的一端。弧形表面96從突出表面92延伸并且在安裝后至少部分地圍繞泵齒輪 44 (圖2)。泵軸46延伸通過(guò)孔94，該孔與軸線B同軸(圖2)?？?3包括座95，座95例如從突出表面92凹入深度97(0. 370+/-0. 001英寸 (9. 398mm+/"0. 025mm))。軸頸軸承50B以壓配合的關(guān)系安裝在孔93中。第二端100以滑 動(dòng)配合的關(guān)系由軸頸軸承50B接收。軸頸軸承50A以壓配合的關(guān)系安裝在孔62內(nèi)。第一 端98以滑動(dòng)配合的關(guān)系由軸頸軸承50A接收?？辙D(zhuǎn)齒輪組件48包括第一和第二端98、100，第一和第二端的每一個(gè)都包括相應(yīng) 的從肩部104延伸的外軸徑102。外軸徑102都支撐在軸承內(nèi)徑116中。空轉(zhuǎn)齒輪軸34包括在第一和第二端98、100之間延伸的通道108。來(lái)自潤(rùn)滑通道 66的潤(rùn)滑劑流過(guò)通道108到達(dá)一端封閉的腔106。在該示例的潤(rùn)滑布置中，以受控的速率 使?jié)櫥瑒┩ㄟ^(guò)潤(rùn)滑通道66被引入通道108，然后通過(guò)軸承50B和軸端外徑102以及軸承50A 和軸端外徑98之間的界面。
參照?qǐng)D5A和5B，軸頸軸承50包括高度112和厚度114，該厚度是外徑 118和內(nèi)徑116之間的差。外徑118通常是光滑的且沒(méi)有刻痕。軸頸軸承的外徑 102 是 0.9200 英寸 +0. 0000/-0. 0005 英寸(23. 3680mm+0. 0000mm/-0. 0127mm)，外 殼是 0.9150 英寸 +0. 0007/-0. 0000 英寸(23. 2410mm+0. 0178mm/_0. 0000mm)，給出 0. 0038-0. 0050(0. 0965mm-0. 1270mm)的過(guò)盈范圍。在一個(gè)示例中，外徑118與內(nèi)徑116的 比率約為1. 3-1. 5，并例如分別是0. 9200英寸(23. 3680mm)和0. 6505英寸(16. 5227mm)。 內(nèi)徑116和高度112的比率約為1.5-1. 9。在一個(gè)示例中，高度是0. 385英寸。軸頸軸承的 尺寸在-65° F-400。F(-54°C _204°C )的運(yùn)行溫度范圍內(nèi)用它們相應(yīng)的孔62、93提供了 很好的壓配合。外軸徑102約是0. 001-0. 004英寸(0. 025mm-0. 102mm)，在安裝狀態(tài)下 和-65° F-400。F(-54°C_204°C)的溫度范圍內(nèi)小于內(nèi)徑116。壓配合導(dǎo)致的內(nèi)徑116的 減小解釋為當(dāng)軸頸軸承最初被制造時(shí)使得在安裝入外殼部分20A和端板20B之后不必再機(jī) 械加工軸頸軸承50A、50B。說(shuō)明壓配合消除了對(duì)進(jìn)一步機(jī)械加工的需要，減少了成本。倒角 120設(shè)置在端部122結(jié)合內(nèi)徑和外徑116、118的位置。每個(gè)軸頸軸承50A、50B的高度112 都大于相關(guān)的深度63、97，使得每個(gè)軸頸軸承50A、50B延伸超過(guò)其孔62、93以結(jié)合鄰近的肩 部 104。前面的描述本質(zhì)上是示例性的而非由其中的限制所限定。雖然本文公開(kāi)了各種非 限定性實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到根據(jù)上述教導(dǎo)的各種變型和變化都將落入所附 權(quán)利要求的范圍。因此應(yīng)當(dāng)理解的是，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以以不同于所特別描述 的方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，應(yīng)當(dāng)研究所附權(quán)利要求以確定真實(shí)范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
一種發(fā)電機(jī)，包括外殼，其包括固定到外殼部分的端板，所述外殼部分與所述端板一起提供腔，所述外殼部分和所述端板分別包括第一和第二孔；空轉(zhuǎn)齒輪，其包括具有相對(duì)的第一和第二端的軸，所述第一和第二端分別支撐在所述第一和第二孔內(nèi)；第一和第二軸頸軸承，其分別包括第一內(nèi)徑和外徑以及第二內(nèi)徑和外徑，所述第一和第二外徑分別與所述第一和第二孔成壓配合關(guān)系，并且所述第一和第二內(nèi)徑分別以滑動(dòng)配合與所述第一和第二端接合，所述內(nèi)徑相對(duì)于它們相應(yīng)的外徑確定；和轉(zhuǎn)子齒輪，設(shè)置在所述外殼內(nèi)并旋轉(zhuǎn)地連結(jié)到所述空轉(zhuǎn)齒輪。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其中所述外殼部分包括開(kāi)口，所述發(fā)電機(jī)延伸通過(guò)該 開(kāi)口，所述發(fā)電機(jī)包括圍繞第一軸線可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸和圍繞第二軸線可旋轉(zhuǎn)的所述空轉(zhuǎn)齒 輪，第二軸線偏離于第一軸線并與第一軸線平行。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī)，包括帶有泵軸的液壓泵，所述泵軸延伸通過(guò)所述外殼 部分中的孔且能?chē)@第三軸線旋轉(zhuǎn)，第三軸線偏離于第一和第二軸線并與第一和第二軸線 平行，所述液壓泵通過(guò)所述空轉(zhuǎn)齒輪可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)到所述發(fā)電機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其中所述端板直接固定到所述外殼部分。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其中所述端板包括與所述第一孔流體連通的潤(rùn)滑通 道，所述空轉(zhuǎn)齒輪包括通道并且所述外殼部分包括一端封閉的腔，該一端封閉的腔與所述 第二孔流體連通，所述潤(rùn)滑通道通過(guò)所述通道流體地連接到所述一端封閉的腔。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其中所述外殼由第一材料制成，所述空轉(zhuǎn)齒輪的第一 和第二端分別包括從相應(yīng)的肩部延伸的第一和第二外軸徑，所述第一和第二外軸徑支撐在 所述第一和第二孔內(nèi)，并且所述第一和第二軸頸軸承由第二材料制成，并從所述第一和第 二孔伸出以分別接合所述第一和第二肩部，并且所述第一和第二內(nèi)徑以滑動(dòng)配合分別與所 述第一和第二端接合，其中所述第一和第二材料彼此不同，并且分別包括第一和第二熱膨 脹系數(shù)，第一和第二熱膨脹系數(shù)的比率大于0. 2但小于1. 0。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)電機(jī)，其中所述第一材料是鋁合金并且所述第二材料是浸漬 的碳材料。
8.如權(quán)利要求6所述的發(fā)電機(jī)，其中所述軸頸軸承包括約為0.385英寸(9. 779mm)的 高度并且所述孔的深度約是0. 370英寸(9. 398mm)。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)電機(jī)，其中所述軸承外徑與所述孔直接接合并且所述外軸徑 與所述軸承內(nèi)徑直接接合。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)電機(jī)，其中所述軸承外徑是大致光滑的圓柱形表面。
11.一種用于發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)齒輪組件的軸頸軸承，包括浸漬碳本體，其具有內(nèi)徑和外徑，所述內(nèi)徑和外徑提供軸承厚度，所述本體包括高度， 其中外徑與內(nèi)徑提供約為1. 3-1. 5的第一比率并且所述內(nèi)徑與高度提供約為1. 5-1. 9的第二比率。
12.如權(quán)利要求11所述的軸頸軸承，其中所述碳本體浸漬有銅。
13.如權(quán)利要求11所述的軸頸軸承，其中所述內(nèi)徑約是0.6505英寸(16.5227mm)而所 述外徑約是0. 9200英寸(23. 3680mm)。
14.用于發(fā)電機(jī)的端板，包括具有第一側(cè)的壁，所述第一側(cè)具有從所述第一側(cè)延伸到終端的凸起部，所述凸起部提 供孔，所述孔具有座和在所述座的徑向外側(cè)并延伸到所述終端的圓柱形表面，所述壁具有 提供緊固部件的外周，這些所述緊固部件構(gòu)造成將所述端板固定到外殼部分，所述壁提供 與所述孔流體連通的潤(rùn)滑通道。
15.如權(quán)利要求14所述的端板，所述壁包括與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)，所述第二側(cè) 包括提供所述潤(rùn)滑通道的肋，并且在所述第二側(cè)上的連接部件構(gòu)造成接收外部潤(rùn)滑管線并 與所述孔流體連通。
16.如權(quán)利要求14所述的端板，其中所述緊固部件包括多個(gè)孔。
17.如權(quán)利要求14所述的端板，其中所述孔具有約0.370英寸(9.398mm)的深度。
18.如權(quán)利要求14所述的端板，其中所述圓柱形表面具有約0.9150英寸(23.2410mm) 的直徑。
全文摘要
用于發(fā)電機(jī)的空轉(zhuǎn)齒輪和軸頸軸承組件。發(fā)電機(jī)包括具有固定到外殼部分的端板的鋁外殼。外殼部分和所述端板分別包括第一和第二孔。端板包括帶有提供孔的凸起部的壁。該壁提供與所述孔流體連通的潤(rùn)滑通道?？辙D(zhuǎn)齒輪包括具有相對(duì)的第一和第二端的軸，第一和第二端分別支撐在所述第一和第二孔內(nèi)。發(fā)電機(jī)設(shè)置在所述外殼內(nèi)并旋轉(zhuǎn)地連結(jié)到所述空轉(zhuǎn)齒輪。第一和第二浸漬碳軸頸軸承分別包括第一內(nèi)和外軸承直徑以及第二內(nèi)和外軸承直徑。第一和第二外軸承直徑分別與第一和第二孔成壓配合關(guān)系。內(nèi)徑相對(duì)于它們相應(yīng)的外徑被確定。
文檔編號(hào)F04D13/06GK101882832SQ20101017372
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者A·P·格羅斯科普夫, E·A·布魯斯特 申請(qǐng)人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司