用于飞行器涡轮发动机的具有改进的润滑的结构，该结构包括通过花键可旋转地连接到随动构件的轴的制作方法

1.本发明涉及飞行器涡轮发动机的领域。更具体地，本发明涉及一种用于在这种涡轮发动机中实施的结构，该结构包括旋转轴，该旋转轴经由花键连接件可旋转地联接到随动构件。
2.本发明特别涉及这种结构的组成构件的润滑管理。
3.优选地，本发明应用于涡轮发动机，该涡轮发动机包括由减速装置驱动的风扇(例如从文献fr 2 987 402 a1中已知的)。


背景技术：

4.在飞行器涡轮发动机中，设置了这样的结构，其中，旋转轴经由花键连接件可旋转地联接到随动构件。例如，它是可旋转地联接到减速装置的齿轮的驱动轴，该减速装置驱动涡轮发动机的风扇。根据另一示例，该齿轮可以是驱动轴上的机械动力输出齿轮，该齿轮可旋转地联接到该驱动轴。
5.通常，这种类型的结构通过浸入很少更新的油浴中进行润滑。然而，如果在这种结构中传递的扭矩增加，则这种传统的润滑技术可能是不够的。实际上，这种增加会在花键之间产生更高的接触压力，需要释放在这些接触处耗散的能量。
6.这种润滑问题是除了驱动轴和随动构件之间的相对轴向移位问题之外的问题。特别是当驱动轴具有长的轴向长度时，这种移位可以由结构的组成构件之间的差热膨胀效应引起。


技术实现要素：

7.为了至少部分地解决上述缺点，本发明的一个目的首先是一种用于飞行器涡轮发动机的结构，该结构包括：轴，该轴沿旋转轴线旋转；以及随动构件，该随动构件以旋转轴线为中心并且通过花键连接件可旋转地联接到轴，该花键连接件包括：第一花键，该第一花键与随动构件成一体；以及第二花键，该第二花键与旋转轴成一体并且与所述第一花键配合。根据本发明，该结构还包括：
[0008]-在花键连接件的两侧上，分别提供的：上游连接件，该上游连接件用于相对于轴径向对中随动构件；以及下游连接件，该下游连接件用于相对于轴径向对中随动构件，上游径向对中连接件和下游径向对中连接件轴向滑动；
[0009]-用于将润滑剂喷洒到润滑剂收集腔中的装置；
[0010]-至少一个润滑剂进入通道，该润滑剂进入通道穿过旋转轴或随动构件形成，润滑剂进入通道一方面通向所述润滑剂收集腔中，另一方面通向花键润滑腔中，该花键润滑腔部分地由上游径向对中连接件和下游径向对中连接件界定；以及
[0011]-至少一个润滑剂排出通道，该润滑剂排出通道穿过旋转轴或随动构件形成，润滑剂排出通道一方面通向所述花键润滑腔中，另一方面通向结构的外部。
[0012]
借助于两个径向对中连接件(径向对中连接件中的每个沿轴向方向滑动)，根据本发明的结构使得能够应对旋转轴和随动构件之间的相对轴向移位(例如由于差热膨胀产生的)。
[0013]
此外，由于径向对中不再受到花键的影响，因此可以在这些花键的端部处设置较大的径向间隙，从而促进润滑剂流的通过，从而能够释放在这些花键之间的接触处耗散的能量的一部分。
[0014]
此外，为根据本发明的结构提供的设计不仅使得能够令人满意地润滑花键，而且使得能够有效地润滑两个径向对中连接件。
[0015]
此外，本发明具有以下被单独采用或相结合采用的可选特征中的至少一个。
[0016]
优选地：
[0017]-上游径向对中连接件由第一上游对中部分以及第二上游对中部分形成，该第一上游对中部分设置在随动构件上，该第二上游对中部分设置在轴上并且与第一上游对中部分配合，以在上游径向对中连接件内限定上游径向间隙；
[0018]-下游径向对中连接件由第一下游对中部分以及第二下游对中部分形成，该第一下游对中部分设置在随动构件上，该第二下游对中部分设置在轴上并且与第一下游对中部分配合，以在下游径向对中连接件内限定下游径向间隙；以及
[0019]-上游径向间隙和下游径向间隙中的每个径向间隙严格小于在第一花键和第二花键中的每个花键的端部处的径向间隙。
[0020]
优选地，一个或多个润滑剂进入通道穿过第一上游对中部分形成，该第一上游对中部分设置在随动构件上，和/或一个或多个润滑剂排出通道穿过第二下游对中部分形成，该第二下游对中部分设置在旋转轴上。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，任何其他解决方案仍然是可能的。
[0021]
优选地，润滑剂收集腔是环形的并且以旋转轴线为中心，所述收集腔径向向内开放，且径向向外封闭。
[0022]
优选地，润滑剂收集腔在随动构件内形成。替代性地，该腔可以由插到随动构件的插入件形成。
[0023]
优选地，随动构件围绕旋转轴布置。
[0024]
优选地，随动构件是齿轮。
[0025]
本发明还涉及一种飞行器涡轮发动机，该飞行器涡轮发动机包括这种结构。
[0026]
优选地，涡轮发动机包括风扇，该风扇由减速装置驱动，该减速装置配备有至少一个齿轮，该至少一个齿轮形成该结构的随动构件。
[0027]
最后，本发明的一个目的是一种用于润滑这种结构的方法，该方法通过将润滑剂喷洒到润滑剂收集腔中来实施，使得：
[0028]-润滑剂穿过所述至少一个润滑剂进入通道，以进入花键润滑腔，润滑剂从花键润滑腔分离成第一花键和第二花键的主润滑流以及第一连接件润滑流，该第一连接件润滑流从花键润滑腔的内部到外部穿过上游连接件；
[0029]-然后，在穿过花键之后，第一花键和第二花键的主润滑流分离成：通过所述至少一个润滑剂排出通道的泄漏流；和第二连接件润滑流，该第二连接件润滑流从花键润滑腔的内部到外部穿过下游连接件。
[0030]
通过下面非限制性的详细描述，本发明的其他优点和特征将变得显而易见。
附图说明
[0031]
本说明将参照附图来进行，在附图中：
[0032]
[图1]示出了根据本发明的涡轮喷气发动机的示意性侧视图；
[0033]
[图2]示出了上图中所示的涡轮喷气发动机的一部分的示意性侧视图；
[0034]
[图3]示出了根据本发明的一个优选实施例的在图1和图2所示的涡轮喷气发动机内实施的结构的局部横截面图；以及
[0035]
[图4]示出了沿图3的线iv-iv截切的局部横截面图。
具体实施方式
[0036]
参照图1，示出了双转子涡轮喷气发动机1。涡轮喷气发动机1通常包括气体发生器2，在该气体发生器的两侧布置有低压压缩机4和低压涡轮12。气体发生器2包括高压压缩机6、燃烧室8和高压涡轮10。在下文中，术语“上游”和“下游”沿气体通过涡轮喷气发动机的主流动方向考虑，该方向由箭头14示出。
[0037]
低压压缩机4和低压涡轮12形成低压转子，并且低压压缩机和低压涡轮通过低压轴11彼此连接，该低压轴以涡轮喷气发动机的中心纵向轴线3为中心。类似地，高压压缩机6和高压涡轮10形成高压转子，并且高压压缩机和高压涡轮通过高压轴13彼此连接，该高压轴以轴线3为中心并且围绕低压轴11布置。轴由滚子轴承19支撑，该滚子轴承通过布置在机油壳体中进行润滑。这同样应用于风扇17的毂部，该毂部也由滚子轴承19支撑。
[0038]
此外，涡轮喷气发动机1在气体发生器2和低压压缩机4的前部包括风扇15，该风扇在此直接布置在发动机空气入口锥的后部。风扇15可沿轴线3旋转，并且该风扇被风扇壳体9包围。风扇15不由低压轴11直接驱动，而是经由减速装置20由低压轴11间接驱动，这使得风扇能够以较慢的速度旋转。
[0039]
此外，通常，涡轮喷气发动机1限定了：主涵道16，主流穿过该主涵道；以及次级涵道18，相对于主流径向向外定位的次级流将穿过该次级涵道。
[0040]
现在参照图2，示意性地示出了涡轮喷气发动机的一部分22，该涡轮喷气发动机的一部分包括减速装置20、低压轴11以及润滑系统24。
[0041]
更准确地，润滑系统24首先包括机油壳体26，该机油壳体包围减速装置20，低压轴11穿过该机油壳体。润滑系统还包括润滑剂箱28以及供给泵(未示出)，该供给泵可以经由已知的传动系统由高压轴13的旋转机械地驱动。替代性地，供给泵可从轴13分离并且由电动机可旋转地驱动，从而可通过控制泵的旋转速度来调节供给泵的润滑剂流量，通过控制电动机的速度来控制泵的旋转速度。箱28与润滑剂进入管道34连通，该润滑剂进入管道的一个端部与用于喷洒润滑剂的装置36连通。优选地，这些装置36采用一个或多个喷嘴或类似装置的形式。这些装置被构造成将润滑剂喷洒到减速装置20的全部或部分齿轮上。
[0042]
壳体26具有底部38，并且润滑剂回收管道40与壳体底部38的低点42连通。这使得先前通过装置36已经喷洒到减速装置上的润滑剂能够通过重力被收集并且被重新引导到箱28。
[0043]
减速装置20以低压轴11的几何轴线3为中心，该几何轴线也是风扇17的毂部的几
何轴线。此外，该轴线3对应于风扇17和低压轴11的旋转轴线。减速装置20包括行星齿轮系，在所示的构造中，该行星齿轮系通常配备有齿轮52，该齿轮形成以轴线3为中心的内部太阳齿轮。内部太阳齿轮52以本发明特有的方式围绕低压轴11的上游端部可旋转地联接，这将在下面详细描述。
[0044]
此外，减速装置包括外部太阳齿轮，也称为外部环形齿轮54，该外部太阳齿轮对应于减速装置的输出构件，该输出构件与风扇17的毂部可旋转地成一体。最后，减速装置包括固定行星架58，该固定行星架支撑一环形排的行星齿轮56，该环形排的行星齿轮布置在太阳齿轮52、54之间。当然，其他构造对于减速装置也是可能的，特别是具有对应于减速装置的输出构件的旋转行星架、旋转内部太阳齿轮和固定外部环形齿轮。
[0045]
在涡轮喷气发动机的正常运行条件下，高压轴13以足够高的速度旋转以驱动系统24的供给泵。润滑剂然后以高流量和高压力流过润滑剂进入管道34，然后润滑剂由装置36喷洒到减速装置20的齿轮上。润滑剂然后通过重力流到壳体底部38，以被回收管道40收集，然后重新注入到系统中。
[0046]
图3示出了根据本发明的一个优选实施例的结构60，该结构与图2所示的涡轮喷气发动机部件22成一体。
[0047]
结构60包括：驱动轴，该驱动轴由低压轴11形成；随动构件，该随动构件由内部太阳齿轮52形成；以及最后包括喷嘴36。
[0048]
太阳齿轮52经由花键连接件62可旋转地联接到低压轴，该太阳齿轮以轴线3为中心并且围绕低压轴11的上游端部布置。更准确地，连接件62包括：第一花键62a，该第一花键与太阳齿轮52成一体并且径向向内突出；以及第二花键62b，该第二花键与轴11成一体并且径向向外突出。第一花键62a和第二花键62b沿圆周方向配合。另一方面，在第一花键62a和第二花键62b中的每个的端部处，存在分别与轴11的外表面63和太阳齿轮52的内表面64一起限定的相当大的径向间隙j3。如图3所示，花键62a、62b分别从这些表面64和63向内和向外突出。
[0049]
因此，轴11的外表面63和太阳齿轮52的内表面64径向界定花键62a、62b的环形润滑腔66，该环形润滑腔以轴线3为中心。在轴向上，该环形腔66完全或部分地由两个用于径向对中轴11和太阳齿轮52的连接件界定，这两个连接件布置在花键62a、62b的两侧。
[0050]
首先，存在上游连接件68a，该上游连接件用于将太阳齿轮52相对于轴11径向对中，然后存在下游连接件68b，该下游连接件仍用于将太阳齿轮52相对于轴11径向对中。这两个连接件68a、68b被制成轴向滑动，特别是沿轴向方向吸收太阳齿轮52和轴11之间的差热膨胀。优选地，这些连接件68a、68b还具有小的径向间隙，以吸收太阳齿轮52和轴11之间的径向差热膨胀。该小的径向间隙还使得能够润滑连接件68a、68b，这将在下面描述。
[0051]
更准确地，上游对中连接件68a通过第一上游对中部分70a形成，该第一上游对中部分呈环形壁或凸缘的形式，该环形壁或凸缘从太阳齿轮52的内表面64径向向内突出。上游对中连接件还使用第二上游对中部分70b形成，该第二上游对中部分对应于轴11的外表面63的一部分。在这两个上游部分70a、70b之间，限定上游径向间隙j1，该上游径向间隙对应于上游连接件68a的径向间隙。
[0052]
类似地，下游对中连接件68b通过第一下游对中部分72a形成，该第一下游对中部分对应于太阳齿轮52的内表面64的一部分。下游对中连接件还通过第二下游对中部分72b
形成，该第二下游对中部分呈环形壁或轴环的形式，该环形壁或轴环从轴11的外表面63径向向外突出。值得注意的是，环形壁72b从轴11的一部分11a延伸，该环形壁的直径大于轴的支承第二花键62b的上游端部的直径。因此，环形壁72b径向向外延伸超过第二花键62b，并且在该同一壁72b处标记了轴11的部分11a与包括第二花键62b的轴上游端部之间的直径断裂。
[0053]
在形成下游连接件68b的两个上游部分72a、72b之间，还限定下游径向间隙j2，该下游径向间隙对应于该下游连接件68的径向间隙。
[0054]
特别是为了确保花键62a、62b不参与太阳齿轮52相对于轴11的径向对中，确保上游径向间隙j1和下游径向间隙j2严格小于在花键的端部处的径向间隙j3。该特征还使得能够通过花键62a、62b提供主润滑流，这将在下面描述。
[0055]
在太阳齿轮52的上游端部处，太阳齿轮界定环形腔74，该环形腔用于收集由喷嘴36喷洒的润滑剂。该环形腔74沿轴向在上游由环形边缘76界定，该环形边缘从太阳齿轮52的内表面64径向向内突出，并且该环形腔在下游由第一上游对中部分70a界定。腔74由底部78径向向内封闭，该底部相当于太阳齿轮52的内表面64的一部分，而腔保持径向敞开。实际上，径向环形开口80径向面对喷嘴36的喷洒端部，使得由喷嘴36喷洒的润滑剂容易进入以轴线3为中心的环形收集腔74。
[0056]
此外，第一上游对中部分70a具有一个或多个润滑剂进入通道86，该润滑剂进入通道例如为轴向定向的，穿过第一上游对中部分。因此，每个通道86一方面在上游，优选地在底部78的附近通向润滑剂收集腔74，另一方面在下游通向腔66，以用于润滑花键62a、62b。
[0057]
此外，第二下游对中部分72b具有一个或多个润滑剂排出通道88，该润滑剂排出通道穿过第二下游对中部分且例如是轴向定向的。因此，每个通道88一方面在上游通向花键62a、62b的润滑腔66，另一方面在下游通向结构60的外部，优选地通向前述的机油壳体26。
[0058]
如图4所示，每个润滑剂排出通道88相对于轴线3呈现角位置，该角位置不同于每个润滑剂进入通道86的角位置。如图4所示，在这些通道86、88之间可以呈现120
°
的角偏移。其他角度值当然也是可能的，例如90
°
。无论旋转组件11、52的角位置如何，该角偏移确保了当涡轮喷气发动机停止时润滑剂得以保持。该特征通过确保花键62a、62b中的润滑剂最少，避免了涡轮喷气发动机干启动的风险。
[0059]
回到图3，将描述结构60的操作及其润滑方法。
[0060]
润滑剂(优选地机油)首先从喷嘴36喷洒到收集腔74中。旋转组件11、52的旋转引起离心力，以迫使润滑剂朝向收集腔74的底部78。然后，收集在腔74中的所有润滑剂向下游穿过润滑剂进入通道86以进入花键62a、62b的润滑腔66。
[0061]
在进入腔66之后，润滑剂分离成第一花键62a和第二花键62b的主润滑流f以及第一连接件润滑流f1，该第一连接件润滑流从腔66的内部到外部穿过上游连接件68a。结构60的构件的尺寸被制成使得通过上游连接件68a的第一流f1与润滑第一花键62a和第二花键62b的主流f相比保持相当小。例如，通过上游连接件68a的第一流f1相当于引入到腔66中的总流量的约1/5，而主流f相当于该总流量的约4/5。
[0062]
在穿过花键62a、62b之后，主润滑流f分离成：通过润滑剂排出通道88的泄漏流f’；以及第二连接件润滑流f2，该第二连接件润滑流从腔66的内部到外部穿过下游连接件68b。因此，泄漏流f’的润滑剂通过排出通道88从结构60轴向移出，然后通过重力优先地落回到
前述的机油壳体26的底部。
[0063]
在此，同样，结构60的构件的尺寸被制成使得通过下游连接件68b的第二流f2与通过润滑剂排出通道88的泄漏流f’相比保持相当小。例如，通过上游连接件68b的第二流f2也相当于引入到腔66中的总流量的约1/5，而泄漏流f’相当于总流量的约3/5。
[0064]
一般来说，结构60的构件的尺寸还被制成使得无论涡轮喷气发动机的运行条件如何，对于润滑流f1、f2和f’中的每个都能观察到非零流量。
[0065]
当然，本领域技术人员可仅通过非限制性示例对刚刚描述的本发明进行各种修改，本发明的范围由所附的权利要求界定。