本公開大體涉及圓柱形滾子軸承，或更具體而言涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中的周轉(zhuǎn)齒輪箱中的行星齒輪的圓柱形滾子軸承。

背景技術(shù)：

燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)大體包括風(fēng)扇和核心，它們布置成彼此處于流連通，其中核心在通過燃?xì)鉁u輪的流方向上設(shè)置在風(fēng)扇下游。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的核心大體包括處于串行流順序的壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段、渦輪區(qū)段和排氣區(qū)段。對于多軸燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，壓縮機(jī)區(qū)段可包括設(shè)置在低壓壓縮機(jī)(LP壓縮機(jī))下游的高壓壓縮機(jī)(HP壓縮機(jī))，以及渦輪區(qū)段可類似地包括低壓渦輪(LP渦輪)，其設(shè)置在高壓渦輪(HP渦輪)下游。對于這種構(gòu)造，HP壓縮機(jī)通過高壓軸(HP軸)與HP渦輪聯(lián)接，并且LP壓縮機(jī)通過低壓軸(LP軸)與LP渦輪聯(lián)接。

在運(yùn)行中，經(jīng)過風(fēng)扇的空氣的至少一部分被提供給核心的入口。這種空氣部分逐漸被LP壓縮機(jī)壓縮且然后被HP壓縮機(jī)壓縮，直到壓縮空氣到達(dá)燃燒區(qū)段。燃料在燃燒區(qū)段內(nèi)與壓縮空氣混合和燃燒，以提供燃燒氣體。燃燒氣體被從燃燒區(qū)段引導(dǎo)通過HP渦輪和然后通過LP渦輪。通過渦輪區(qū)段的燃燒氣體流驅(qū)動HP渦輪和LP渦輪，HP渦輪和LP渦輪各自又通過HP軸和LP軸驅(qū)動HP壓縮機(jī)和LP壓縮機(jī)中的相應(yīng)一個。燃燒氣體然后被引導(dǎo)通過排氣區(qū)段，例如，到達(dá)大氣。

LP渦輪驅(qū)動LP軸，LP軸驅(qū)動LP壓縮機(jī)。除了驅(qū)動LP壓縮機(jī)，LP軸可通過周轉(zhuǎn)齒輪傳動(gearing)組件的風(fēng)扇齒輪箱驅(qū)動風(fēng)扇，周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件允許風(fēng)扇與LP軸的旋轉(zhuǎn)速度相比每單位時間旋轉(zhuǎn)更少的轉(zhuǎn)數(shù)，以便獲得更大的效率。風(fēng)扇齒輪箱可旋轉(zhuǎn)地支承相對于環(huán)形齒輪居中地設(shè)置的太陽齒輪，以及多個行星齒輪，行星齒輪設(shè)置成圍繞太陽齒輪且接合在太陽齒輪和環(huán)形齒輪之間。LP軸通過聯(lián)接到太陽齒輪而將輸入提供給周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件，而風(fēng)扇聯(lián)接成與行星齒輪的支架一致地旋轉(zhuǎn)。各個行星齒輪與太陽齒輪和環(huán)形齒輪嚙合，環(huán)形齒輪保持固定。風(fēng)扇的軸可在其自己的軸承上旋轉(zhuǎn)，其自己的軸承容納在太陽齒輪箱中，太陽齒輪箱稱為風(fēng)扇齒輪箱，其固定到支架的旋轉(zhuǎn)中心區(qū)域。各個行星齒輪可在其自己的軸承上旋轉(zhuǎn)，其自己的軸承容納在行星齒輪箱內(nèi)，行星齒輪箱固定到支架的周緣區(qū)域上。

對于任何給定的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)應(yīng)用，行星齒輪設(shè)計(jì)成在LP軸的旋轉(zhuǎn)速度和風(fēng)扇軸的旋轉(zhuǎn)速度之間提供設(shè)定的減速比率。因?yàn)槿菁{各個行星齒輪的各個行星齒輪箱設(shè)置在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的流路徑內(nèi)，所以挑戰(zhàn)一方面在于設(shè)計(jì)滿足發(fā)動機(jī)的所有飛行條件的可靠和魯棒的行星齒輪箱，而另一方面在于設(shè)計(jì)行星齒輪箱，該行星齒輪箱足夠緊湊以配合在流流徑內(nèi)，使得不要求整個發(fā)動機(jī)大小與本來容納行星齒輪箱所需要的相比更大和更重。

陶瓷滾動元件與鋼滾子相比重量較輕且已知其提供更長的壽命，但是陶瓷滾動元件以球滾子軸承或球形滾子軸承的形式使用，其不是沿軸向順從性的且因此與一些螺旋齒輪構(gòu)造不相容。

因此，將有用的是一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其具有一個或多個構(gòu)件，以減小風(fēng)扇和LP軸之間進(jìn)行周轉(zhuǎn)齒輪傳動所需要的封殼。特別地，將特別有益的是一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其具有一個或多個構(gòu)件，以減小容納行星齒輪傳動裝置的行星齒輪的行星齒輪箱所需要的封殼。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

將在以下描述中部分地闡述本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)，或者根據(jù)該描述，本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)可為明顯的，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明來學(xué)習(xí)本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)。

在本公開的一個示例性實(shí)施例中，提供一種軸承，用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的動力齒輪箱的行星齒輪。動力齒輪箱包括周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件，其具有至少一個行星軸承。渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的LP軸將旋轉(zhuǎn)輸入提供給動力齒輪箱，以及來自動力齒輪箱的輸出被提供來使渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇軸旋轉(zhuǎn)。在一個示例性行星實(shí)施例中，各個行星齒輪具有外座圈，其包括齒輪傳動表面，齒輪傳動表面與太陽齒輪輸入和固定環(huán)形齒輪嚙合，以將減小旋轉(zhuǎn)速度的輸出施加給行星齒輪的支架。在另一個示例性星形實(shí)施例中，各個行星齒輪具有外座圈，其包括齒輪傳動表面，齒輪傳動表面與太陽齒輪輸入嚙合，而支架保持固定，以將減小旋轉(zhuǎn)速度的輸出施加給環(huán)形齒輪。

行星軸承為內(nèi)座圈導(dǎo)引的，并且內(nèi)座圈合乎需要地為單個零件，其具有至少一個滾子軌道。對于各個相應(yīng)滾子軌道，相應(yīng)滾子籠設(shè)置在內(nèi)座圈和外座圈之間。行星齒輪、太陽齒輪和環(huán)形齒輪中的各個上的齒合乎需要地布置成雙螺旋型式，其將行星齒輪沿軸向限制于太陽齒輪和環(huán)形齒輪兩者上。行星軸承使用多個圓柱形滾子，其具有可旋轉(zhuǎn)地接觸內(nèi)座圈和由行星齒輪的圓柱形內(nèi)表面形成的外座圈兩者的外圓柱形表面。滾子籠設(shè)計(jì)成與內(nèi)座圈具有小間隙，并且具有為圓柱形滾子的直徑的15%到25%的橫向腹板厚度，其合乎需要地具有的L/D比率超過超過滾子直徑的1.0倍和合乎需要地1.3倍且高達(dá)直徑的1.8倍且包括直徑的1.8倍。

在本公開的另一個示例性實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)設(shè)有動力齒輪箱，其包括可旋轉(zhuǎn)地由行星軸承支承的行星齒輪。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)包括具有至少一個壓縮機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段和渦輪區(qū)段，渦輪區(qū)段位于壓縮機(jī)區(qū)段下游且包括至少一個渦輪。壓縮機(jī)區(qū)段可包括低壓壓縮機(jī)和在低壓壓縮機(jī)下游的高壓壓縮機(jī)。渦輪區(qū)段包括高壓(HP)渦輪和在HP渦輪下游的低壓(LP)渦輪。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)還包括低壓軸，其通過周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件以機(jī)械的方式將低壓壓縮機(jī)聯(lián)接到低壓渦輪，周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件包括一個或多個行星軸承，如上面概述性地描述且在后面更詳細(xì)描述的那樣。

技術(shù)方案1. 一種行星齒輪箱，用于連接到周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件的支架，所述周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件僅具有單個輸入和單個輸出且包括太陽齒輪和圍繞所述行星齒輪箱和所述太陽齒輪的環(huán)形齒輪，所述行星齒輪箱包括：

支承銷，其構(gòu)造成固定到所述支架且限定圓柱形外表面，所述圓柱形外表面離沿軸向方向延伸的中心軸線為沿徑向等距的；

內(nèi)座圈，其限定圓柱形內(nèi)表面，所述圓柱形內(nèi)表面不可旋轉(zhuǎn)地連接到所述支承銷的圓柱形外表面，所述內(nèi)座圈限定外表面，所述外表面限定至少一個軌道，限定在所述外表面中的各個軌道構(gòu)造成在其中接收相應(yīng)多個圓柱形滾子且可旋轉(zhuǎn)地導(dǎo)引相應(yīng)多個圓柱形滾子；

相應(yīng)多個圓柱形滾子，其可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述內(nèi)座圈的各個相應(yīng)軌道內(nèi)；

其中各個滾子限定圓柱形外表面，所述圓柱形外表面設(shè)置成具有旋轉(zhuǎn)軸線，所述旋轉(zhuǎn)軸線沿平行于所述軸向方向的方向延伸，并且各個滾子的圓柱形外表面由沿著垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線的方向延伸通過所述旋轉(zhuǎn)軸線的直徑限定，其中各個滾子的外圓柱形表面在平行于所述滾子的旋轉(zhuǎn)軸線的方向上限定長度，并且各個滾子的長度與各個滾子的直徑的比率大于1；

用于各個相應(yīng)軌道的、設(shè)置在所述內(nèi)座圈和所述外座圈之間的相應(yīng)滾子籠，其中在各個滾子籠和所述內(nèi)座圈之間存在小間隙，各個相應(yīng)滾子籠構(gòu)造成在各個相應(yīng)軌道中保持在那個相應(yīng)軌道中的各對相鄰的滾子中的各個相應(yīng)滾子之間的相應(yīng)間隔，各個滾子籠限定第一多個大體圓柱形開口，各個大體圓柱形開口限定在所述軸向方向上的主軸線和在所述周向方向上的次軸線，所述開口中的各個圍繞相應(yīng)滾子籠通過多個等距間隔開的腹板沿周向等距間隔開，各個腹板在所述軸向方向上延伸且在所述周向方向上限定橫向腹板厚度；以及

外座圈，其限定接觸各個相應(yīng)多個圓柱形滾子的內(nèi)圓柱形表面，所述外座圈限定外圓柱形表面，所述外圓柱形表面限定齒輪傳動表面，所述齒輪傳動表面構(gòu)造成與所述太陽齒輪和所述環(huán)形齒輪兩者嚙合；

其中各個滾子籠的各個腹板具有為所述滾子中的一個的直徑的15%到25%的橫向腹板厚度。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的行星齒輪箱，其特征在于，各個滾子籠的各個腹板具有為所述滾子中的一個的直徑的15%到20%的橫向腹板厚度。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的行星齒輪箱，其特征在于，所述滾子籠和各個內(nèi)座圈之間的小間隙為大約0.005到0.050英寸，包括0.005和0.050英寸。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案3所述的行星齒輪箱，其特征在于，各個軌道限定成對的導(dǎo)軌，其在所述周向方向上圍繞所述內(nèi)座圈的外表面連續(xù)延伸且從限定在所述內(nèi)座圈的外表面中的環(huán)形滾道沿徑向向外延伸，各個軌道限定成對的側(cè)壁，其共同限定所述滾道的兩個末端邊緣且沿徑向在所述滾道和相應(yīng)導(dǎo)軌之間延伸，其中各個滾子籠和所述內(nèi)座圈之間的小間隙限定在相應(yīng)滾子籠和所述內(nèi)座圈的相應(yīng)軌道的相應(yīng)導(dǎo)軌之間。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的行星齒輪箱，其特征在于，各個相應(yīng)滾子籠中的大體圓柱形開口對準(zhǔn)成設(shè)置在所述內(nèi)座圈的相應(yīng)軌道上方的周向排，相應(yīng)滾子籠的各個大體圓柱形開口在所述周向方向上由成對的相對的且間隔開的臺肩元件限定，其中各個相應(yīng)滾子設(shè)置成使其圓柱形外表面延伸通過相應(yīng)滾子籠限定的相應(yīng)開口，其中各個相應(yīng)滾子籠和所述內(nèi)座圈的相應(yīng)軌道之間的小間隙限定在相應(yīng)滾子籠的相應(yīng)臺肩元件和所述內(nèi)座圈的相應(yīng)軌道的相應(yīng)導(dǎo)軌之間。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的行星齒輪箱，其特征在于，至少一個滾子籠的腹板中的至少一個為對開式腹板。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的行星齒輪箱，其特征在于，各個圓柱形外座圈的齒輪傳動表面為雙螺旋齒輪傳動表面，所述外座圈的兩個雙螺旋齒輪傳動表面中的各個的斜線設(shè)置成不平行于所述外座圈的兩個雙螺旋齒輪傳動表面中的另一個。

技術(shù)方案8. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的行星齒輪箱，其特征在于，各個軌道沿周向圍繞所述內(nèi)座圈的外表面延伸，各個軌道限定滾道表面，所述滾道表面沿周向且相對于所述內(nèi)座圈的內(nèi)圓柱形表面同心地延伸且接觸設(shè)置在相應(yīng)軌道中的滾子的圓柱形外表面中的各個的一部分，各個軌道限定成對的沿徑向延伸的側(cè)壁，其在所述軸向方向上彼此間隔開。

技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的行星齒輪箱，其特征在于，所述內(nèi)座圈的內(nèi)圓柱形表面壓配合到所述支承銷的圓柱形外表面上。

技術(shù)方案10. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的行星齒輪箱，其特征在于，所述滾子中的各個由陶瓷材料形成。

技術(shù)方案11. 一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，包括：

風(fēng)扇，其包括多個葉片，所述多個葉片從輪轂沿徑向延伸且可圍繞限定成居中地通過所述輪轂的第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)；

壓縮機(jī)，其設(shè)置在所述風(fēng)扇下游；

渦輪，其設(shè)置在所述壓縮機(jī)下游；

可旋轉(zhuǎn)輸入軸，其以機(jī)械的方式聯(lián)接所述壓縮機(jī)，以使其與所述渦輪一致地旋轉(zhuǎn)；

周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件，其僅具有單個輸入且包括：支架；太陽齒輪，其可圍繞平行于所述第一旋轉(zhuǎn)軸線的第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)；環(huán)形齒輪，其設(shè)置成沿周向圍繞所述太陽齒輪；至少一個行星齒輪箱，其由所述支架承載且容納行星齒輪，所述行星齒輪可相對于所述支架圍繞平行于所述第二旋轉(zhuǎn)軸線的第三旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，其中所述至少一個行星齒輪與所述太陽齒輪和所述環(huán)形齒輪兩者嚙合；以及

發(fā)動機(jī)封殼，其圍繞所述風(fēng)扇、所述壓縮機(jī)、所述渦輪和所述周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件，其中所述環(huán)形齒輪和所述支架中的一個不可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述發(fā)動機(jī)封殼；以及

所述行星齒輪箱進(jìn)一步包括：

支承銷，其固定到所述支架且限定圓柱形外表面，所述圓柱形外表面離在軸向方向上延伸的中心軸線為等距的，

內(nèi)座圈，其限定內(nèi)圓柱形表面，所述內(nèi)圓柱形表面不可旋轉(zhuǎn)地連接到所述支承銷的圓柱形外表面，所述內(nèi)座圈限定外表面，所述外表面限定至少一個軌道，各個軌道構(gòu)造成在其中接收相應(yīng)多個圓柱形滾子和可旋轉(zhuǎn)地導(dǎo)引相應(yīng)多個圓柱形滾子，

外座圈，其限定外圓柱形表面，所述外圓柱形表面限定所述行星齒輪的齒輪傳動表面，且構(gòu)造成與所述太陽齒輪和所述環(huán)形齒輪兩者嚙合，所述外座圈限定內(nèi)圓柱形表面，所述內(nèi)圓柱形表面與所述外座圈的外圓柱形表面相對，

多個滾子，其設(shè)置在所述內(nèi)座圈的各個軌道中，各個滾子能夠自由圍繞平行于所述第三旋轉(zhuǎn)軸線的第四旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，各個滾子限定圓柱形外表面，所述圓柱形外表面接觸所述內(nèi)座圈和所述外座圈的內(nèi)圓柱形表面兩者，各個滾子在平行于所述第四旋轉(zhuǎn)軸線的方向上限定長度，且其中各個滾子的長度與各個滾子的直徑的比率大于1，以及

用于各個相應(yīng)軌道的、設(shè)置在所述內(nèi)座圈和所述外座圈之間的相應(yīng)滾子籠，其中在各個滾子籠和所述內(nèi)座圈之間存在小間隙，各個相應(yīng)滾子籠構(gòu)造成在各個相應(yīng)軌道中保持在那個相應(yīng)軌道中的各對的相鄰的滾子中的各個相應(yīng)滾子之間的相應(yīng)間隔，各個滾子籠限定第一多個大體圓柱形開口，各個大體圓柱形開口限定在所述軸向方向上的主軸線和在所述周向方向上的次軸線，所述開口中的各個沿周向圍繞相應(yīng)滾子籠通過多個等距間隔開的腹板等距間隔開，各個腹板延伸在所述軸向方向上且在所述周向方向上限定橫向腹板厚度，

其中各個滾子籠的各個腹板具有為所述滾子中的一個的直徑的15%到25%的橫向腹板厚度。

技術(shù)方案12. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其特征在于，各個滾子籠的各個腹板具有為所述滾子中的一個的直徑的15%到20%的橫向腹板厚度。

技術(shù)方案13. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述滾子籠和各個內(nèi)座圈之間的小間隙為大約0.005到0.050英寸，包括0.005和0.050英寸。

技術(shù)方案14. 根據(jù)技術(shù)方案13所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其特征在于，各個軌道限定成對的導(dǎo)軌，其在所述周向方向上圍繞所述內(nèi)座圈的外表面連續(xù)延伸且從限定在所述內(nèi)座圈的外表面中的環(huán)形滾道沿徑向向外延伸，所述軌道中的各個限定成對的側(cè)壁，其共同限定所述滾道的兩個末端邊緣且沿徑向延伸在所述滾道和相應(yīng)導(dǎo)軌之間，其中各個滾子籠和所述內(nèi)座圈之間的小間隙限定在所述滾子籠和所述內(nèi)座圈的導(dǎo)軌之間。

技術(shù)方案15. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其特征在于，各個滾子籠限定設(shè)置在所述內(nèi)座圈的相應(yīng)軌道上方的周向排，各個周向排限定多個大體圓柱形開口，各個大體圓柱形開口限定在所述軸向方向上的主軸線和在所述周向方向上的次軸線，各個排中的開口沿周向圍繞相應(yīng)籠等距間隔開，各個排中的開口的數(shù)量等于設(shè)置在設(shè)置在相應(yīng)滾子籠的相應(yīng)排下方的相應(yīng)軌道中的滾子的數(shù)量，其中各個相應(yīng)滾子設(shè)置成使其圓柱形表面延伸通過相應(yīng)滾子籠限定的相應(yīng)開口。

技術(shù)方案16. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述壓縮機(jī)為低壓壓縮機(jī)，其中所述渦輪為低壓渦輪，并且其中所述軸為低壓軸，其以機(jī)械的方式將所述低壓壓縮機(jī)聯(lián)接到所述低壓渦輪。

技術(shù)方案17. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其特征在于，各個滾子的長度與各個滾子的直徑的比率大于1.3。

技術(shù)方案18. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其特征在于，各個滾子具有的長度-直徑比率落在1.3到1.8的范圍內(nèi)，包括1.3和1.8。

技術(shù)方案19. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其特征在于，各個圓柱形外座圈的齒輪傳動表面為雙螺旋齒輪傳動表面，所述外座圈的兩個雙螺旋齒輪傳動表面中的各個的斜線設(shè)置成不平行于所述外座圈的兩個雙螺旋齒輪傳動表面中的另一個。

技術(shù)方案20. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)座圈的內(nèi)圓柱形表面壓配合到所述支承銷的圓柱形外表面上。

參照以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。附圖結(jié)合在本說明書中且構(gòu)成說明書的一部分，附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，并且和描述共同用來說明本發(fā)明的原理。

附圖說明

在說明書中闡述本發(fā)明的對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說完整和能夠?qū)嵤┑墓_，包括其最佳模式，說明書參照了附圖，其中：

圖1為根據(jù)本公開的多個實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的示意性橫截面圖。

圖2為圖1的示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇軸和LP軸之間的周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件的四分之一節(jié)段的局部透視和局部橫截面圖。

圖3為大體沿著圖2中的標(biāo)記為3-3的視線得到的示意性橫截面圖。

圖4為大體沿著圖2中的標(biāo)記為4-4的視線得到的示意性橫截面圖。

圖5為圖2的示例性齒輪組件的拆開的示例性構(gòu)件的正視透視圖。

圖6為圖3中的數(shù)字6標(biāo)記的球內(nèi)顯示的放大圖。

圖7為在周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件的太陽齒輪和三個行星齒輪之間和在一個行星齒輪和環(huán)形齒輪之間的相互嚙合的示意圖。

參考標(biāo)號列表：

10渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動機(jī)

12縱向或軸向中心線

14風(fēng)扇區(qū)段

16核心渦輪發(fā)動機(jī)

18外殼

20入口

22低壓壓縮機(jī)

24高壓壓縮機(jī)

26燃燒區(qū)段

28高壓渦輪

30低壓渦輪

32噴氣排氣區(qū)段

34高壓軸/軸桿

36低壓軸/軸桿

38風(fēng)扇

40葉片

42盤

44促動部件

45風(fēng)扇軸

46動力齒輪箱

48機(jī)艙

50風(fēng)扇殼或機(jī)艙

52出口導(dǎo)葉

54下游區(qū)段

56旁通空氣流通道

58空氣

60入口

62第一空氣部分

64第二空氣部分

66燃燒氣體

68定子導(dǎo)葉

70渦輪轉(zhuǎn)子葉片

72定子導(dǎo)葉

74渦輪轉(zhuǎn)子葉片

76風(fēng)扇噴嘴排氣區(qū)段

78熱氣路徑

80太陽齒輪

81太陽齒輪80的齒輪齒

82支架

84行星齒輪

85行星齒輪84的齒輪齒

86環(huán)形齒輪

87環(huán)形齒輪86的齒輪齒

88環(huán)形齒輪86的中心周向凸緣

89通過凸緣88的軸向孔

90支架的前壁

91通過前壁90的膛孔

92支架的后壁

93通過后壁92的膛孔

94支架的沿軸向延伸的側(cè)壁

96銷

97銷96的帶螺紋的減小直徑的表面

98銷96的環(huán)形的沿徑向向外延伸的凸緣

99用于銷96的固持器

101銷96的圓柱形外表面101

102內(nèi)座圈

103行星齒輪84的圓柱形內(nèi)表面

104圓柱形滾子

106銷96的中心軸線和行星齒輪84的旋轉(zhuǎn)軸線

107內(nèi)座圈102的前滾道

108用于內(nèi)座圈102的導(dǎo)軌

109內(nèi)座圈102的后滾道

112內(nèi)座圈102的圓柱形內(nèi)表面

114滾子104的圓柱形外表面

118滾子籠

119滾子籠118的臺肩元件

120滾子籠118的肋元件

130對開式腹板。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例，其一個或多個示例示出在附圖中。詳細(xì)描述使用數(shù)字和字母標(biāo)號來表示圖中的特征。圖和描述中的相同或類似標(biāo)號被用來表示本發(fā)明的相同或類似部件。如本文使用，用語“第一”、“第二”和“第三”可互換地用來使一個構(gòu)件與另一個區(qū)別開，而不意圖表示單獨(dú)的構(gòu)件的位置或重要性。用語“上游”和“下游”表示相對于流體路徑中的流體流的相對方向。例如，“上游”表示流體流出的方向，而“下游”表示流體流到的方向。如本文使用，流體可為諸如空氣的氣體或諸如潤滑劑的液體。

現(xiàn)在參照附圖，在圖中，相同標(biāo)號指示圖中的相同元件，圖1為根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的示意性橫截面圖。更具體而言，對于圖1的實(shí)施例，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)為高旁通渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動機(jī)10，其在本文稱為“渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)10”。如圖1中顯示，渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)10限定軸向方向A(其平行于提供來用于參照的縱向中心線12而延伸)和垂直于軸向方向A的徑向方向R。大體上，渦輪風(fēng)扇10包括風(fēng)扇區(qū)段14和設(shè)置在風(fēng)扇區(qū)段14下游的核心渦輪發(fā)動機(jī)16。

所描繪的示例性核心渦輪發(fā)動機(jī)16大體包括基本管狀的外殼18，其限定環(huán)形入口20。如圖1中示意性地顯示的那樣，外殼18以連續(xù)流關(guān)系包?。簤嚎s機(jī)區(qū)段，其包括增壓器或低壓(LP)壓縮機(jī)22，增壓器或低壓(LP)壓縮機(jī)22的下游是高壓(HP)壓縮機(jī)24；燃燒區(qū)段26；渦輪區(qū)段，其包括高壓(HP)渦輪28，高壓(HP)渦輪28的下游是低壓(LP)渦輪30；以及噴氣排氣噴嘴區(qū)段32。高壓(HP)軸或軸桿34傳動地將HP渦輪28連接到HP壓縮機(jī)24上，以使它們一致地旋轉(zhuǎn)。低壓(LP)軸或軸桿36傳動地將LP渦輪30連接到LP壓縮機(jī)22上，以使它們一致地旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段26、渦輪區(qū)段和噴嘴區(qū)段32共同限定核心空氣流徑。

對于圖1中描繪的實(shí)施例中，風(fēng)扇區(qū)段14包括可變槳距風(fēng)扇38，其具有以間隔開的方式聯(lián)接到盤42上的多個風(fēng)扇葉片40。如圖1中描繪的那樣，風(fēng)扇葉片40大體沿著徑向方向R從盤42向外延伸。各個風(fēng)扇葉片40可相對于盤42圍繞變槳軸線P旋轉(zhuǎn)，因?yàn)轱L(fēng)扇葉片40操作地聯(lián)接到適當(dāng)?shù)拇賱硬考?4上，促動部件44構(gòu)造成共同一致地改變風(fēng)扇葉片40的槳距。風(fēng)扇葉片40、盤42和促動部件44可圍繞縱向軸線12通過風(fēng)扇軸45共同旋轉(zhuǎn)， LP軸36經(jīng)過動力齒輪箱46對風(fēng)扇軸45提供動力。動力齒輪箱46包括多個齒輪，以相對于LP軸36將風(fēng)扇軸45且因而風(fēng)扇38的旋轉(zhuǎn)速度調(diào)整成更高效的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇速度。

仍然參照圖1的示例性實(shí)施例，盤42由可旋轉(zhuǎn)前輪轂48覆蓋，前輪轂48在外形上設(shè)置成空氣動力學(xué)上促進(jìn)空氣流通過多個風(fēng)扇葉片40。額外地，示例性風(fēng)扇區(qū)段14包括環(huán)形風(fēng)扇殼或外機(jī)艙50，其沿周向圍繞風(fēng)扇38和/或核心渦輪發(fā)動機(jī)16的至少一部分。應(yīng)當(dāng)理解，機(jī)艙50可構(gòu)造成相對于核心渦輪發(fā)動機(jī)16由多個沿周向間隔開的出口導(dǎo)葉52支承。備選地，機(jī)艙50還可由結(jié)構(gòu)風(fēng)扇框架的支柱支承。此外，機(jī)艙50的下游區(qū)段54可在核心渦輪發(fā)動機(jī)16的外部部分上面延伸，以便在它們之間限定旁通空氣流通道56。

在渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)10的運(yùn)行期間，一定量的空氣58通過機(jī)艙50和/或風(fēng)扇區(qū)段14的相關(guān)聯(lián)的入口60進(jìn)入渦輪風(fēng)扇10。隨著一定量的空氣58經(jīng)過風(fēng)扇葉片40，由箭頭62指示的空氣58的第一部分被引導(dǎo)或發(fā)送到旁通空氣流通道56中，并且由箭頭64指示的空氣58的第二部分被引導(dǎo)或發(fā)送到核心空氣流徑的上游區(qū)段中，或者更特別地進(jìn)入到LP壓縮機(jī)22的入口20中。第一空氣部分62和第二空氣部分64之間的比率通常稱為旁通比。然后第二空氣部分64的壓力隨著其發(fā)送通過高壓(HP)壓縮機(jī)24且進(jìn)入到燃燒區(qū)段26中而增大，在燃燒區(qū)段26中，高度加壓的空氣與燃燒混合且燃燒，以提供燃燒氣體66。

燃燒氣體66發(fā)送到HP渦輪28中且通過它而膨脹，在HP渦輪28中，來自燃燒氣體66的熱和/或動能的一部分通過成連續(xù)級的聯(lián)接到外殼18上的HP渦輪定子導(dǎo)葉68和聯(lián)接到HP軸或軸桿34上的HP渦輪轉(zhuǎn)子葉片70被抽取，從而使得HP軸或軸桿34旋轉(zhuǎn)，因此支持HP壓縮機(jī)24的運(yùn)行。然后燃燒氣體66發(fā)送到LP渦輪30中且通過它而膨脹，在LP渦輪30中，熱和動能的第二部分通過成連續(xù)級的聯(lián)接到外殼18上的LP渦輪定子導(dǎo)葉72和聯(lián)接到LP軸或軸桿36上的LP渦輪轉(zhuǎn)子葉片74從燃燒氣體66中抽取出來，從而使得LP軸或軸桿36旋轉(zhuǎn)，因此通過動力齒輪箱46支持LP壓縮機(jī)22的運(yùn)行和風(fēng)扇38的旋轉(zhuǎn)。

燃燒氣體66隨后發(fā)送通過核心渦輪發(fā)動機(jī)16的噴氣排氣噴嘴區(qū)段32，以提供推進(jìn)力。同時，隨著第一空氣部分62發(fā)送通過旁通空氣流通道56，第一空氣部分62的壓力大大提高，然后第一空氣部分62從渦輪風(fēng)扇10的風(fēng)扇噴嘴排氣區(qū)段76排出，從而也提供推進(jìn)力。HP渦輪28、LP渦輪30和噴氣排氣噴嘴區(qū)段32至少部分地限定熱氣路徑78，以發(fā)送燃燒氣體66通過核心渦輪發(fā)動機(jī)16。

但應(yīng)當(dāng)理解的是，圖1中描繪的示例性渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)10僅僅是作為示例，而且在其它示例性實(shí)施例中，渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)10可具有任何其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)造。例如，在其它示例性實(shí)施例中，風(fēng)扇38可按任何其它適當(dāng)?shù)姆绞綐?gòu)造而成(例如，構(gòu)造成固定槳距風(fēng)扇)，并且進(jìn)一步可使用任何其它適當(dāng)?shù)娘L(fēng)扇框架構(gòu)造來支承。此外，還應(yīng)當(dāng)理解，在其它示例性實(shí)施例中，可利用任何其它適當(dāng)?shù)腖P壓縮機(jī)22構(gòu)造。還應(yīng)當(dāng)理解，在另外的其它示例性實(shí)施例中，本公開的各方面可結(jié)合到任何其它適當(dāng)?shù)娜細(xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中。例如，在其它示例性實(shí)施例中，本公開的各方面可結(jié)合到例如渦輪軸發(fā)動機(jī)、渦輪螺槳發(fā)動機(jī)、渦輪核心發(fā)動機(jī)、渦輪噴氣發(fā)動機(jī)等中。

圖2描繪了根據(jù)本公開的一方面構(gòu)建而成的動力齒輪箱46的一部分。為了示出可旋轉(zhuǎn)地支承各個行星齒輪的行星軸承的特征，圖2示出部分透視且部分橫截面的圖，其集中在合乎需要地充當(dāng)動力齒輪箱46的構(gòu)件的行星齒輪箱構(gòu)造的示例性實(shí)施例的四分之一區(qū)段的行星軸承部分上。動力齒輪箱46是周轉(zhuǎn)類型，并且具有中心旋轉(zhuǎn)軸線，它與圖1中顯示的縱向軸線12重合。

如例如圖2中示意性地顯示的那樣，動力齒輪箱46包括居中定位的太陽齒輪80，其可圍繞圖1中顯示的縱向軸線12旋轉(zhuǎn)。已經(jīng)從圖中省略旋轉(zhuǎn)地支承太陽齒輪80的軸承，因?yàn)樘桚X輪80的軸承不是本公開的焦點(diǎn)。太陽齒輪80合乎需要地具有雙螺旋型式的齒輪齒81。支架圍繞太陽齒輪80，太陽齒輪80可相對于支架旋轉(zhuǎn)。支架承載至少一個行星齒輪84且合乎需要地承載成環(huán)形陣列的行星齒輪84。在示出的示例中，存在四個行星齒輪84，但可使用不同數(shù)量的行星齒輪84。如圖5和7中顯示的那樣，各個行星齒輪84合乎需要地具有雙螺旋型式的齒輪齒85，其構(gòu)造成與太陽齒輪80的齒輪齒81嚙合。

如例如圖2和7中示意性地顯示的那樣，動力齒輪箱46合乎需要地是周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件，其具有固定環(huán)形齒輪86，固定環(huán)形齒輪86沿周向圍繞太陽齒輪80和行星齒輪84設(shè)置。在一個示例性實(shí)施例中，圍繞太陽齒輪80和行星齒輪84的環(huán)形齒輪86通過以圖中未示出的方式聯(lián)接到外殼18上來得到固定，因?yàn)榭捎枚鄠€傳統(tǒng)方式中的任一個來進(jìn)行這個特定組裝，其中任一個都適合示出本公開的示例性實(shí)施例。例如，環(huán)形齒輪86可通過中心周向凸緣88固定到(以機(jī)械的方式栓接或焊接)外殼18上，如圖2中顯示的那樣通過中心周向凸緣88鉆出多個軸向孔89。在采用星形構(gòu)造的周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件的備選示例性實(shí)施例中，支架聯(lián)接到外殼18上，并且這個聯(lián)接的具體細(xì)節(jié)對于闡明本發(fā)明的期望方面也不是必要的。但是，在兩個實(shí)施例中，并且如例如圖7中示意性地顯示的那樣，環(huán)形齒輪86可旋轉(zhuǎn)地與各個行星齒輪84嚙合，行星齒輪84也可旋轉(zhuǎn)地與太陽齒輪80嚙合，并且因而環(huán)形齒輪86也合乎需要地具有雙螺旋型式的齒輪齒87，其構(gòu)造成與行星齒輪84的齒85嚙合。

太陽齒輪80、行星齒輪84和環(huán)形齒輪86共同構(gòu)成齒輪系。例如在圖7中，為一個完整的行星齒輪84、兩個其它行星齒輪84的一部分和太陽齒輪80的一部分和環(huán)形齒輪86的示意圖。具有較小曲率半徑的虛線示意性地表示環(huán)形齒輪86的齒87的頂點(diǎn)，而具有較大曲率半徑的虛線則示意性地表示環(huán)形齒輪86的齒87的槽。類似地，具有較大曲率半徑的虛線示意性地表示行星齒輪84的齒85的頂點(diǎn)，而具有較小曲率半徑的虛線則示意性地表示行星齒輪84的齒85的槽。在圖7中，具有較大曲率半徑的虛線示意性地表示太陽齒輪80的齒81的頂點(diǎn)，而具有較小曲率半徑的虛線則示意性地表示太陽齒輪80的齒81的槽。各個行星齒輪84與太陽齒輪80和環(huán)形齒輪86兩者嚙合。

太陽齒輪80、行星齒輪84和環(huán)形齒輪86可由鋼合金制成。本文設(shè)想到的周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件的一個實(shí)施例合乎需要地是行星構(gòu)造，它僅具有單個輸入和單個輸出，并且環(huán)形齒輪86保持固定。在運(yùn)行中，太陽齒輪80被輸入轉(zhuǎn)動，輸入是LP軸，而承載行星齒輪箱的支架則聯(lián)接到機(jī)械負(fù)載上，機(jī)械負(fù)載是圖1中顯示的風(fēng)扇軸45。因而，動力齒輪箱46對于以已知方式將太陽齒輪80的旋轉(zhuǎn)速度降低到適合聯(lián)接到支架上的負(fù)載的旋轉(zhuǎn)速度(即風(fēng)扇軸45的旋轉(zhuǎn))是有效的。

各個行星齒輪84可由軸承旋轉(zhuǎn)地承載，軸承又由行星齒輪箱承載，行星齒輪箱又由支架承載。將在理解到各個行星齒輪84的結(jié)構(gòu)和安裝是相同的，但安裝在支架上的不同的點(diǎn)的情況下描述一個行星齒輪84的軸承的結(jié)構(gòu)和安裝。

如例如圖2和4中示意性地顯示的那樣，支架包括前壁90和沿軸向與前壁90間隔開的后壁92，并且它們共同形成各個行星齒輪箱的支架的一部分。前壁90和后壁92中的各個相應(yīng)地限定通過其中的相應(yīng)同軸膛孔91和93。支架合乎需要地包括多個側(cè)壁94，它們沿軸向在支架的前壁90和后壁92之間延伸，并且連接前壁90和后壁92。合乎需要地，成對的側(cè)壁94設(shè)置在相應(yīng)地限定在支架的前壁90和后壁92中的同軸膛孔91、93的相反側(cè)上。

在采用行星構(gòu)造的周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件的一個示例性實(shí)施例中，支架以傳統(tǒng)方式不可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到風(fēng)扇軸45上，使得它們以相同的速度一致地旋轉(zhuǎn)，但這個聯(lián)接的方式對于理解本公開不是至關(guān)重要的，并且因而不必進(jìn)一步討論。在采用星形構(gòu)造的周轉(zhuǎn)齒輪傳動組件的備選實(shí)施例中，環(huán)形齒輪86以傳統(tǒng)方式不可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到風(fēng)扇軸45上，使得它們以相同的速度一致地旋轉(zhuǎn)，但這個聯(lián)接的方式對于理解本公開不是至關(guān)重要的，并且因而不必進(jìn)一步討論。

如例如圖2-4和6中顯示的那樣，支承銷96是中空的大體圓柱形，并且具有前端和后端。提供支承銷96來將行星齒輪84的軸承安裝到支架上，并且因而構(gòu)造成固定到支架上。如例如圖2中顯示的那樣，支承銷96的各個相反端接收在限定在支架中的膛孔91和93中的一個中。如例如圖2和4中顯示的那樣，支承銷96的前端包括帶螺紋的直徑減小的表面97，而后端則包括環(huán)形的沿徑向向外延伸的凸緣98。固持器99(在這個示例中，帶螺紋的防松螺母)在前端處接合直徑減小的表面97，以使支承銷96固定就位，以防向后的軸向移動。

如例如圖3和4中顯示的那樣，支承銷96限定圓柱形外表面101。如圖2中顯示的那樣，支承銷96的圓柱形外表面101設(shè)置成離中心軸線106為沿徑向等距的，中心軸線106沿軸向方向延伸通過支承銷96。這個中心軸線106還限定行星齒輪84的旋轉(zhuǎn)軸線。

支承銷96合乎需要地包括多個饋送孔，饋送孔在支承銷96中形成且沿徑向延伸通過其中，但至于考慮到本公開，這些饋送孔的數(shù)量和布置是傳統(tǒng)的，本文的圖中未顯示它們。在運(yùn)行中，油饋送通過支承銷96的后端處的開口且進(jìn)入到中空支承銷96的內(nèi)部中，油從此處通過這樣的饋送孔流到內(nèi)座圈102，從而提供冷卻和潤滑兩者。

如例如圖3中顯示的那樣，行星軸承包括內(nèi)座圈102，內(nèi)座圈102限定圓柱形內(nèi)表面112，圓柱形內(nèi)表面112不可旋轉(zhuǎn)地連接到支承銷96的圓柱形外表面101上。合乎需要地，內(nèi)座圈102的內(nèi)圓柱形表面112壓配合到支承銷96的圓柱形外表面101上。

合乎需要地，行星軸承是內(nèi)座圈導(dǎo)引的，并且因此內(nèi)座圈102合乎需要地是單個整體構(gòu)件，其具有與內(nèi)表面112相反地設(shè)置的外表面，其限定至少一個滾子軌道，滾子軌道限定滾子滾道。各個相應(yīng)軌道由成對的導(dǎo)軌108限定，成對的導(dǎo)軌108沿軸向方向彼此間隔開的，并且沿周向圍繞內(nèi)座圈102延伸，并且對各個相應(yīng)滾子籠118(在下面更全面地描述)提供相應(yīng)的導(dǎo)引表面。如本文設(shè)想的那樣，內(nèi)座圈102可包括單個軌道或多個軌道，例如雙軌道內(nèi)座圈102或三軌道內(nèi)座圈102等。但是，本文對行星齒輪箱的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的說明將使用雙軌道內(nèi)座圈102的特定示例，從而獲悉將如何容納額外的軌道，或者在除去雙軌道中的一個之后單個軌道如何保留。

因此，在雙軌道實(shí)施例中，內(nèi)座圈102的外表面結(jié)合兩對導(dǎo)軌108，它們沿周向方向圍繞內(nèi)座圈102連續(xù)地延伸，并且限定相應(yīng)地沿軸向彼此間隔開的成對的環(huán)形滾道，即前滾道107和后滾道109。如例如圖6中示意性地顯示的那樣，成對的軌道中的各個的導(dǎo)軌108限定成對的沿徑向延伸的側(cè)壁110，側(cè)壁110沿軸向方向彼此間隔開。各對導(dǎo)軌108的相應(yīng)側(cè)壁110限定成對的滾道107、109中的一個的兩個末端邊緣，兩個末端邊緣形成限定在雙軌道內(nèi)座圈102的外表面中的成對的軌道中的一個的一部分。使用單個內(nèi)座圈102與彼此沿軸向間隔開的雙滾道107、109在成組的滾子104之間提供良好的同心度，但也可使用兩個單獨(dú)的內(nèi)座圈102。內(nèi)座圈102的軸向尺寸合乎需要地在大小上設(shè)置成使得內(nèi)座圈102不可相對于支架的相對的且沿軸向間隔開的壁90、92沿軸向移動。

如例如圖4中顯示的那樣，成對的軌道中的各個沿周向圍繞內(nèi)座圈102的外表面延伸。成對的軌道中的各個沿軸向方向與其它對軌道分開。成對的軌道中的各個沿周向方向相對于其它對軌道平行地設(shè)置。成對的軌道中的各個限定呈滾道107或109的形式的表面，該表面沿周向且相對于內(nèi)座圈102的圓柱形內(nèi)表面112同心地延伸。

內(nèi)座圈102中的成對的軌道中的各個構(gòu)造成將相應(yīng)多個圓柱形滾子104接收在其中且可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)引它們，多個圓柱形滾子104可相對于行星軸承的內(nèi)座圈102和外座圈兩者自由旋轉(zhuǎn)。因而，內(nèi)座圈102的滾道107、109將滾子104接收成兩個一前一后的環(huán)。第一多個圓柱形滾子104可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在內(nèi)座圈102的成對的軌道中的第一個內(nèi)的前滾道107上。類似地，第二多個圓柱形滾子104可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在內(nèi)座圈102的成對的軌道中的第二個內(nèi)的后滾道109上。因而，內(nèi)座圈102的滾道107、109接觸設(shè)置在相應(yīng)軌道中的圓柱形滾子104的各個圓柱形外表面114的一部分。

暫時不考慮其各個相反端處的普通圓化拐角和胎冠半徑，如例如在圖2、5和6中示意性地顯示的那樣，在分布圖中，各個滾子104具有均勻圓柱形形狀。如例如圖5中顯示的那樣，各個圓柱形滾子104限定圓柱形外表面114，其設(shè)置有中心旋轉(zhuǎn)軸線，中心旋轉(zhuǎn)軸線沿滾子104的軸向方向延伸，并且平行于旋轉(zhuǎn)支承式行星齒輪84的旋轉(zhuǎn)軸線106的方向延伸。合乎需要地，至少各個圓柱形滾子104的圓柱形外表面114的中心區(qū)段沿著圓柱形滾子104的軸向長度的中心區(qū)段相對于滾子的中心旋轉(zhuǎn)軸線均勻地等距設(shè)置。如例如圖6中示意性地顯示的那樣，各個滾子104的各個相反端將具有普通圓化拐角和傳統(tǒng)的相當(dāng)?shù)奶ス诎霃?，它們兩者的特征在于用來減小滾子104的圓柱形外表面114在那些端部位置處的直徑。各個滾子104的圓柱形外表面114的中心區(qū)段在各個相反端處被圓化拐角和胎冠半徑限制，并且在行星軸承的運(yùn)行期間，圓柱形外表面114的這個中心區(qū)段是將接觸內(nèi)座圈102的相應(yīng)滾道107、109的表面。

如例如圖6中顯示的那樣，各個圓柱形滾子104的圓柱形外表面114由直徑D的限定，在滾子104的中點(diǎn)處取得直徑D，并且直徑D沿著垂直于滾子104的中心旋轉(zhuǎn)軸線的方向，延伸通過滾子104的中心旋轉(zhuǎn)軸線。如例如圖6中顯示的那樣，各個圓柱形滾子104的外圓柱形表面114沿平行于圓柱形滾子104的旋轉(zhuǎn)軸線的方向限定長度L。各個圓柱形滾子的長度L與各個圓柱形滾子的直徑D的比率大于1。合乎需要地，各個圓柱形滾子的長度與各個圓柱形滾子的直徑的比率大于1.3。例如，直徑D為29mm的滾子合乎需要地具有43mm的長度L。合乎需要地，各個圓柱形滾子104具有長度-直徑比率(L/D)，其落在1.3至1.8的范圍內(nèi)，包括1.3和1.8。例如，直徑D為1.25英寸的滾子合乎需要地具有1.6875英寸的長度L。圓柱形滾子104可包括由已知成分構(gòu)成的陶瓷材料，例如氮化硅(Si₃Ni₄)。

如例如圖3和6中顯示的那樣，行星軸承的外座圈由行星齒輪84的圓柱形內(nèi)表面103形成。因而，行星軸承的外座圈84限定外圓柱形表面，外圓柱形表面限定齒輪傳動表面85，齒輪傳動表面85構(gòu)造成與太陽齒輪80的齒輪傳動表面81和環(huán)形齒輪86的齒輪傳動表面87兩者嚙合。合乎需要地，如例如圖5中顯示的那樣，各個圓柱形外座圈84的齒輪傳動表面85的型式設(shè)置成具有雙螺旋齒輪傳動表面，外座圈84的兩個雙螺旋齒輪傳動表面中的每一個的斜線設(shè)置成不平行于外座圈84的兩個雙螺旋齒輪傳動表面中的另一個。

由于各個齒輪嚙合(太陽齒輪-行星齒輪和行星齒輪-環(huán)形齒輪)具有雙螺旋齒輪齒分布，所以在太陽齒輪80和行星齒輪84之間沒有沿平行于軸線A的方向的相對移動。沿這個方向在行星齒輪84和環(huán)形齒輪86之間也沒有任何移動。雙螺旋型式將行星齒輪84沿軸向約束到太陽齒輪80和環(huán)形齒輪86兩者上，并且安裝行星齒輪84，以對支架提供軸向自由度。

如例如圖3中顯示的那樣，多個圓柱形滾子104設(shè)置在內(nèi)座圈102和行星齒輪84的圓柱形內(nèi)表面103之間，圓柱形內(nèi)表面103用作行星軸承的外座圈。如例如圖4中顯示的那樣，行星軸承的外座圈84的內(nèi)圓柱形表面103可旋轉(zhuǎn)地接觸第一多個圓柱形滾子104和第二多個圓柱形滾子104兩者。

如例如圖3-5中顯示的那樣，行星齒輪箱合乎需要地包括成對的滾子籠118，其設(shè)置在內(nèi)座圈102和外座圈84，并且能夠相對于它們兩者自由地旋轉(zhuǎn)，但其速度不同于外座圈84的旋轉(zhuǎn)速度。在例如圖3和5中顯示的實(shí)施例中，因?yàn)閮?nèi)座圈102具有并排雙軌道，所以在各個雙軌道上面提供單獨(dú)的滾子籠118。如例如圖5中顯示的那樣，第一滾子籠118限定第一周向排，并且第二滾子籠118限定第二周向排，它沿軸向方向與第一周向排分開。成周向排的各個滾子籠118設(shè)置在內(nèi)座圈102的成對的軌道中的相應(yīng)軌道上方。各個滾子籠118構(gòu)造成具有沿周向延伸的臺肩元件119和沿軸向延伸的腹板元件120，以在各個相應(yīng)軌道中利用其內(nèi)座圈102的相應(yīng)滾道107、109，沿周向方向在那個相應(yīng)軌道中的各對沿周向相鄰的圓柱形滾子104中的各個相應(yīng)圓柱形滾子104之間保持相應(yīng)間隔。

各個滾子籠118中的各個周向排限定多個大體圓柱形開口。滾子籠118的各個大體圓柱形開口由軸向方向上的主軸線和周向方向上的次軸線限定。如例如圖5中顯示的那樣，滾子籠118的各個大體圓柱形開口由成對的相對的且間隔開的沿軸向方向伸長的腹板元件120和成對的相對的且間隔開的沿周向方向伸長的臺肩元件119限制。各個大體圓柱形開口的主軸線構(gòu)造成適應(yīng)單獨(dú)的滾子104的長度L，而各個大體圓柱形開口的次軸線則構(gòu)造成適應(yīng)單獨(dú)的滾子104的直徑D。如例如圖3和5中顯示的那樣，各排中的開口沿周向圍繞滾子籠118等距間隔開，各排中的開口的數(shù)量等于設(shè)置在設(shè)置在相應(yīng)排的滾子籠118下方的成對的軌道中的相應(yīng)的一個中的圓柱形滾子104的數(shù)量。因此，如例如圖5中顯示的那樣，各個相應(yīng)圓柱形滾子104設(shè)置成使其圓柱形外表面114延伸通過由滾子籠118限定的相應(yīng)開口。

合乎需要地，可提供呈沿周向分開的籠的形式的各個滾子籠118，通過使一個腹板120沿著軸向切口對半分開來實(shí)現(xiàn)沿周向分開的籠。如例如圖5中示意性地顯示的那樣，對開式腹板130沿軸向沿著其軸向中心線以小切口對半分開，小切口在因?yàn)榍锌谘剌S向完全延伸通過對開式腹板130而在對開式腹板130中形成的相對的邊緣之間留下非常小的間隙。像這樣提供的沿周向分開的滾子籠118用來減小籠118中的環(huán)向應(yīng)力。

如例如圖4中顯示的那樣，各個滾子籠118的各個相應(yīng)臺肩元件119設(shè)置在內(nèi)座圈102的相應(yīng)導(dǎo)軌108上方，在臺肩元件119和導(dǎo)軌108的兩個相應(yīng)相對的表面之間有小間隙。因?yàn)樾行禽S承是由內(nèi)座圈導(dǎo)引的，所以滾子籠118設(shè)計(jì)成在由籠118的臺肩元件119限定的圓柱形周向內(nèi)表面和內(nèi)座圈102的導(dǎo)軌108的圓柱形周向外表面之間有小間隙，并且這個小間隙合乎需要地為大約0.005英寸到0.050英寸，包括0.005英寸和0.050英寸。

如例如圖3和6中的周向橫截面和圖4中的軸向橫截面中顯示的那樣，各個滾子籠118的相應(yīng)腹板元件120設(shè)置成沿軸向在滾子籠118的相對的臺肩元件119之間延伸。這些腹板元件120中的各個限定滾子籠118的腹板120，在圖6中的橫截面中顯示腹板120，為了避免圖中有不適當(dāng)?shù)膹?fù)雜性，圖中沒有通常將在金屬構(gòu)件(例如滾子籠118的腹板120或圓柱形滾子104)的橫截面圖中出現(xiàn)的任何交叉影線。兩個滾子籠118的所有腹板120都有相同的構(gòu)造和尺寸。

如圖6中顯示的那樣，各個腹板120的橫向橫截面輪廓類似于梯形，梯形的不平行側(cè)支腿形成腹板120的側(cè)部的輪廓。各個腹板120的各個相反側(cè)將在梯形的側(cè)支腿上的特定點(diǎn)處接觸相鄰的圓柱形滾子104的外圓柱形表面114，并且軸承的中心線106(圖5)與圓柱形滾子104接觸腹板120的這個點(diǎn)的距離的兩倍稱為腹板120的“滾子接觸直徑”。

圖6中還顯示了指明所謂的行星軸承的“節(jié)距圓”的虛線。圖6中的彎曲的長虛線是虛擬線，它被畫成通過各個圓柱形滾子104的中心旋轉(zhuǎn)軸線，并且如果在圖6中顯示了所有滾子，則該虛擬線將形成完整的圓，而在圖7中示意性地顯示了滾子104。軸承的 “節(jié)距圓”的直徑是軸承的“節(jié)距直徑”。本文關(guān)注的腹板120的厚度是圖6中顯示的圖中的節(jié)距圓的位于腹板120的兩個不平行側(cè)支腿之間的部分的長度。可通過測量位于腹板的兩個不平行支腿之間的節(jié)距圓的角比率，且將其乘以軸承的節(jié)距圓的周長，來計(jì)算本文關(guān)注的這個腹板厚度。

多個等距間隔開的腹板120使由滾子籠118限定的各個開口沿周向圍繞籠等距間隔開，并且各個腹板120沿軸向方向延伸，并且沿周向方向限定橫向腹板厚度。各個腹板120的那個橫向腹板厚度實(shí)際上是像上面描述的那樣測得的腹板120的“腹板厚度”除以滾子直徑得到的比率。根據(jù)本發(fā)明的一方面，相應(yīng)滾子籠118的各個腹板120具有的橫向腹板厚度合乎需要地是一個圓柱形滾子104的直徑的15%到25%。在另一個實(shí)施例中，相應(yīng)滾子籠118的各個腹板120具有的橫向腹板厚度合乎需要地是一個圓柱形滾子104的直徑的15%到20%。

在某些意義上，由于滾子籠118的形狀，使各個腹板120的橫向腹板厚度這樣減小是可行的。滾子籠118的這個合意形狀進(jìn)而是可行的，因?yàn)橥庾?4的直徑與內(nèi)座圈102的直徑的比率較大。外座圈84的直徑(在其內(nèi)表面103處測量)與內(nèi)座圈102的直徑(在其限定滾道107、109的表面處測量)的比率較大是由滾子104的直徑比軸承的節(jié)距直徑更大產(chǎn)生的。由于滾子的直徑和軸承的節(jié)距直徑之間的這個比率較大，所以在節(jié)距圓的徑向外側(cè)在滾子104之間存在足夠的空間(圖6)，以允許腹板120的厚度在節(jié)距圓上方顯著地增大，并且腹板120在行星軸承的節(jié)距圓的徑向外側(cè)的這個周向加厚進(jìn)而會減小在腹板120的節(jié)距線處在滾子104之間的周向間距。因而，在橫向腹板厚度為一個圓柱形滾子104的直徑的15%到25%的示例性實(shí)施例中，這個比率為大約0.200至0.600，包括0.200和0.600。

本文描述的行星齒輪箱及其行星軸承設(shè)備具有優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。簡而言之，本文描述的行星軸承設(shè)備會減小傳輸給定量的動力所需的行星齒輪箱的直徑。在籠厚度方面的好處來自具有在軸承的節(jié)距圓外部的籠，并且滾子直徑與軸承節(jié)距直徑的比率大(并且因此外座圈直徑與內(nèi)座圈直徑的比率也大)。本文關(guān)注的這個腹板厚度越小，越多大小相同的滾子可配合在具有固定外座圈直徑的軸承的內(nèi)部，固定外座圈直徑是連接軸承的中心和在行星齒輪84的圓柱形內(nèi)表面103上分開180度的兩個點(diǎn)的直徑。對于固定外座圈直徑，越多大小相同的滾子配合在軸承中，軸承的負(fù)載承載能力就越大。類似地，由于能夠?qū)ο嗤庾χ睆綄?shí)現(xiàn)較大的負(fù)載承載能力，所以能夠用減小軸承內(nèi)的腹板厚度的相同的方法來對較小軸承實(shí)現(xiàn)同等的負(fù)載承載能力。行星軸承的直徑越小，則具有那個較小直徑行星軸承的行星齒輪84的直徑越小。行星齒輪84的直徑越小，發(fā)動機(jī)的其它構(gòu)件可用的空間就變得越大。額外地，行星齒輪84的直徑的減小會轉(zhuǎn)變成發(fā)動機(jī)10的大小和重量的更大程度的減小。

對于所描繪的實(shí)施例，行星滾子軸承可由任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬?。例如，在至少某些示例性?shí)施例中，滾子軸承可由適當(dāng)?shù)慕饘俨牧闲纬桑T如鉻鋼或高碳鉻鋼。備選地，但在其它示例性實(shí)施例中，行星滾子軸承可包括由適當(dāng)?shù)奶沾刹牧闲纬傻囊粋€或多個構(gòu)件。

使用陶瓷圓柱形滾子104允許行星齒輪84在軸向方向上具有自由度，從而簡化設(shè)計(jì)。與鋼滾子相比，期望陶瓷滾子104提供至少雙倍的使用期限，允許齒輪箱46實(shí)現(xiàn)可靠性目標(biāo)。陶瓷滾子104還提供極好的無油性能、油流要求低、發(fā)熱少以及重量輕的設(shè)計(jì)作為額外的好處。在商業(yè)上，該設(shè)計(jì)將具有長的壽命，這將最大程度地降低產(chǎn)品壽命中的更換成本。

本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實(shí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例包括不異于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們意于處在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。

雖然描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可對其進(jìn)行多個修改，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和用于實(shí)踐本發(fā)明的最佳模式的前述描述提供來僅用于示出目的而不用于限制。