专利名称：带有用于准确对准的安装构造的界面的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来起动燃气涡轮发动机的空气涡轮启动机，且更为具体地涉及一种用于这种空气涡轮启动机的轴连接或轴连接构造。
背景技术：
包括涡扇发动机的许多较大涡轮发动机可以使用空气涡轮启动机(ATS)，以启动涡轮发动机转动。所述空气涡轮启动机包括耦合或联接安装在外壳内的输出部分的涡轮部分。所述涡轮部分耦合或联接到诸如压缩空气的高压流体源，以驱动所述输出部分。所述涡轮部分通过齿轮系驱动所述输出部分。因而，当所述高压流体源冲击所述涡轮部分时，所述输出部分向所述涡轮发动机供能。
发明内容
按照本发明的一个示例性方面，一种用于旋转机器的连接，所述连接包括在第一过盈配合和第二过盈配合之间且与之相邻的轴向上的界面。按照本发明的另一个示例性方面，一种齿轮，所述齿轮包括在齿轮内引直径(或内侧导引直径)和齿轮外引直径(或外侧导引直径)之间且与之相邻的花键节距内径。按照本发明的又一个示例性方面，一种涡轮转子轴，所述涡轮转子轴包括在涡轮转子轴内引直径(或内侧导引直径)和涡轮转子轴外引直径(或外侧导引直径)之间且与之相邻的花键节距外径。按照本发明的又一个示例性方面，一种气体涡轮启动机，所述气体涡轮启动机安装到涡轮转子轴上的齿轮，所述涡轮转子轴和所述齿轮确定连接，所述连接具有在第一过盈配合和第二过盈配合之间且与之相邻的轴向上的界面。
本领域技术人员从下列公开的非限制性实施例中将会对本发明的这些和其它特点了解的更为清楚。伴随着详细描述的附图简要地说明如下
图1是用于通过附属的齿轮箱起动较大涡轮(机)的转动的空气涡轮启动机(ATS)的总体示意图2是涡轮转子轴的立体侧视图；以及
图3是用于空气涡轮启动机的界面的剖视图4是可安装到所述涡轮转子轴上的太阳轮的侧剖面图5是所述涡轮转子轴的放大的侧剖视图6是所述涡轮转子轴的花键的剖视图；和
图7是所述涡轮转子轴的花键的立体剖视图。
具体实施方式
图1示意性地图示出一种示例性空气涡轮启动机或气动涡轮起动机(ATS) 20，所述空气涡轮启动机被用来通过附属的齿轮箱24启动或开启诸如涡扇发动机等的较大的涡轮(机)22的转动。空气涡轮启动机20总体上包括外壳组件30，所述外壳组件至少包括涡轮部分32和输出部分34。涡轮部分32包括带有多个叶片38的涡轮叶轮36，轮毂40，以及涡轮转子轴42 (参见图2)。涡轮转子轴42通过(示意性地图示出的)齿轮系或齿轮传动装置46联接或耦合到启动机输出轴44上，所述齿轮系是例如行星齿轮系等。应当认识到， 本发明并不限于与特定类型的旋转机器结合使用。因而，尽管为了便于解释，对本发明的描述且说明是在空气涡轮启动机中实施的，但应当认识到，本发明能够在许多其它的机器中来实施，这些机器包括，但不限于，燃气涡轮发动机(gas turbine engine)，辅助动力装置 (auxiliary power unit)，润轮土曾压器(turbo charger), JHfli器(super charger)空气循环机(air cycle machine)，交流发电机，电动机，发电机，整合的恒速驱动发电机以及带有受到严密控制的界面的各种类型的齿轮箱。空气涡轮启动机20通过齿轮系46传递较高的负载，以将气动能量转换成用于涡轮发动机起动的机械能量。行星齿轮系46总体上包括安装到涡轮转子轴42上的太阳轮 48，以驱动(示意性地图示出的)行星齿轮组50，所述行星齿轮组依次驱动(示意性地图示出的)单个环形齿轮52，所述单个环形齿轮连接到启动机输出轴44。为了使空气涡轮启动机的尺寸和重量最小，行星齿轮系46的精确(或准确)对准有利于获得能够满足所希望的寿命要求的尺寸最小、重量最轻的齿轮。由此，由于所传递的高负载，在涡轮转子轴42上的太阳轮48应当精密地或准确地被对准。参照图3，利用连接部分或连接构造60将太阳轮48机械地安装在涡轮转子轴42 上。在所公开的非限制性实施例中，连接部分60包括过盈配合或紧配合62A、62B和界面(或对接面)66，以传递扭矩或转矩，所述界面例如是成花键(或形成有花键)的界面；然而，诸如单个矩形键、多个矩形键或Woodruff键等的其它连接部分或连接方式与结构可以替代地或附加地来使用。成花键的界面将所传递的扭矩围绕涡轮转子轴42的外周分配或分布，而不是集中到所述键的位置。为了保持太阳轮48在涡轮转子轴42上的准确的对准或对齐， 太阳轮48和涡轮转子轴42构形成(或将它们的形状制成)，在太阳轮48的每个端部分48A、 48B提供过盈配合62A，62B，从而留出(或空出(blank))传统的界面66。过盈配合62A，62B可以确定成对所有操作条件提供过盈，但使所述过盈的规模或程度最小化，这样的过盈规模必须在空气涡轮启动机(ATS) 20的组装过程中能够被克服。 界面66由在涡轮转子轴42上的花键42S (参见图2和图5)和太阳轮48的花键48S (参见图4)来确定，以提供作为典型的可具有某些游隙的界面66。在一个非限制性实施例中，过盈配合62A，62B分别由内弓丨(或内侧导弓丨(inboard pilot))直径42A和外引(外侧导引(outboard pilot))直径42B。内引直径42A径向上大于涡轮转子轴42上的花键42S的大直径，而外引直径42B小于花键42S的小直径(参见图 5)。那就是说，内引直径42A径向上大于涡轮转子轴42上的花键42S的大直径，而外引直径42B小于花键42S的小直径有利于单向组装(转子轴42从图的左侧向右侧插入)。应当理解的是，其它关系是可以替换地设置。外引直径42B可替代地仅略微小于转子轴的花键的大直径(齿的尖端的直径)。这可以导致“剩余”的花键齿横过外引直径42B的全部或部分宽度。然而，这对于操作使用而言是可以接受的。
内侧过盈配合62A由涡轮转子轴尺寸IPD (参见图6)和齿轮内引直径尺寸GIPD (参见图4)来确定。外侧过盈配合62B由涡轮转子轴尺寸OPD (参见图6)和齿轮外引直径尺寸GOPD (参见图4)来确定。涡轮转子轴42还确定花键大直径尺寸TS。在一个非限制性实施例中，IPD是大约0.59英寸(14. 99 mm) ;0PD是大约0. 50英寸(12. 7 mm) ;TS是大约 0. 575 英寸(14. 6 mm)。齿轮内引直径尺寸GIPD，齿轮外引直径尺寸G0PD，以及齿轮花键的的花键小直径由尺寸GS来确定。在一个非限制性的实施例中，GIPD是大约0.59英寸(14. 99 mm) ；GOPD 是大约0. 50英寸(12. 7 mm)；而GS是大约0. 525英寸(13. 3 mm)。在相对于彼此以及也相对于太阳轮48的节径(pitch diameter)的导引直径之间的紧密控制的径向位置关系确保了恰当的定位和对准。就是说，双导引过盈配合确保了在太阳轮48的端面座靠或置靠安装在涡轮转子轴42上的相邻元件C的端面时太阳轮48不发生倾斜(参见图7)。应当认识到，元件C是可以安装到涡轮转子轴42上的各种部件的代表。不使用两个过盈导向的配置达到的可能是不太有效的对齐，因为在齿轮通过元件D被卡持就位时所述齿轮可能经受倾斜，所述元件例如是与元件C相对的螺母(参见图7)。这可能导致消弱齿轮的寿命。还应当认识到，在整个的附图中，同样的附图标记指代相对应或类似的部件或元件。还应当理解的是，尽管在图示的实施例中公开了特定的部件配置，但其它配置会从中获得相应的益处。尽管示出、描述且要求保护特定的步骤顺序，但应当理解的是，可以以任何的次序实施本发明的各步骤，独立或组合实施所述各步骤，除非另外指出，而任何的步骤都会从本发明的公开内容中获得益处。前面的描述是示例性的，而非限制性的。然而，在此公开了各种非限制性实施例， 对于本领域技术人员而言，基于上述的教导其所意识到的任何修改和变型都将落在本发明的保护范围之内。因此，应当理解的是，在本发明请求保护的范围内，除了如具体描述的那些之外，本发明的有关内容都是可以实现的。为此，所附的权利要求书将确定本发明的真实的保护范围和内容。
权利要求
1.一种用于旋转机器的连接，所述连接包括 第一过盈配合；第二过盈配合；在所述第一过盈配合和所述第二过盈配合之间且与之相邻的轴向上的界面。
2.如权利要求1所述的连接，其特征在于，所述第一过盈配合的导引直径在径向上大于所述第二过盈配合的导引直径。
3.如权利要求1所述的连接，其特征在于，所述第一过盈配合的导引直径在径向上大于所述界面的外直径，而所述第二过盈配合的导引直径小于所述界面的小直径。
4.如权利要求1所述的连接，其特征在于，所述第一过盈配合、所述第二过盈配合以及所述界面被限定在齿轮和轴之间。
5.如权利要求4所述的连接，其特征在于，所述齿轮是太阳轮。
6.如权利要求5所述的连接，其特征在于，所述轴是涡轮转子轴。
7.如权利要求6所述的连接，其特征在于，所述涡轮转子轴处在气体涡轮启动机内， 而所述界面是成花键的界面。
8.一种齿轮，所述齿轮包括 齿轮内引直径；齿轮外引直径；在所述齿轮内引直径和所述齿轮外引直径之间且与之相邻的轴向上的花键小直径。
9.如权利要求8所述的齿轮，其特征在于，所述齿轮外引直径大于所述齿轮内引直径。
10.如权利要求8所述的齿轮，其特征在于，所述齿轮外引直径和所述齿轮内引直径每个都限定有内直径。
11.一种涡轮转子轴，所述涡轮转子轴包括 涡轮转子轴内引直径；涡轮转子轴外引直径；在所述涡轮转子轴内引直径和所述涡轮转子轴外引直径之间且与之相邻的轴向上的花键大直径。
12.如权利要求11所述的涡轮转子轴，其特征在于，所述涡轮转子轴内引直径大于所述涡轮转子轴外引直径。
13.如权利要求12所述的涡轮转子轴，其特征在于，所述涡轮转子轴内引直径和所述涡轮转子轴外引直径每个都限定有外直径。
14.一种气体涡轮启动机，所述气体涡轮启动机包括 涡轮转子轴；安装到所述涡轮转子轴上的齿轮，所述涡轮转子轴和所述齿轮确定连接，所述连接包括第一过盈配合； 第二过盈配合；和在所述第一过盈配合和所述第二过盈配合之间且与之相邻的轴向上的界面。
15.如权利要求14所述的气体涡轮启动机，其特征在于，所述第一过盈配合的导引直径在径向上大于所述第二过盈配合的导引直径。
16.如权利要求14所述的气体涡轮启动机，其特征在于，所述第一过盈配合的导引直径在径向上大于所述涡轮转子轴的所述界面的大直径，而所述第二过盈配合的导引直径小于所述界面的所述大直径。
17.如权利要求14所述的气体涡轮启动机，其特征在于，其还包括安装在所述涡轮转子轴上邻靠所述齿轮的元件，以及安装到所述涡轮转子轴上邻靠所述齿轮的螺母，所述螺母有效的在轴向上朝向所述元件驱动所述齿轮。
全文摘要
本发明提供一种用于旋转机器的连接，该连接包括在第一过盈配合和第二过盈配合之间且与之相邻的轴向上的界面。
文档编号F02C7/26GK102287454SQ20111016737
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者A. 斯塔德勒 J., M. 马库勒克 J. 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司