专利名称：用于发电机的空转齿轮和轴颈轴承组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及空转齿轮组件，并且更具体地涉及发电机空转齿轮组件。
背景技术：
集成驱动发电机和其它发电机包括支撑空转齿轮轴的轴颈轴承。支撑轴颈轴承的 外壳通常由镁制成，而轴颈轴承通常由青铜或碳/石墨材料制成。由于外壳和轴承材料间 的热膨胀系数差异，通常使用防旋转部件来将轴承固定到外壳。在一个示例中，杯形铝中间外壳携带轴颈轴承中的一个并被固定到镁外壳上。相 对的轴颈轴承与镁外壳压配合。Bellevi 1 le垫片设置在轴颈轴承和盖之间，盖固定到中间 外壳。Belleville垫片与中间外壳孔中的轴颈轴承接触并向轴颈轴承上施加足够的轴向力 以防止旋转并提供轴颈轴承在中间外壳内端的轴向保持。在另一实施例中，轴颈轴承的外 径具有刻痕以在-65° F-400。F(-54°C _204°C )的发电机运行温度范围内更好地维持其 压配合并提供防旋转部件。刻痕部件还提供轴向保持。采用额外的结构和机械加工以将轴 颈轴承保持在它们的孔内会使空转齿轮组件更复杂且成本更高。
发明内容
发电机包括具有固定到外壳部分的端板的外壳，外壳部分与端板一起提供腔。外 壳部分和所述端板分别包括第一和第二孔。在一个示例中，端板包括具有侧面的壁，侧面带有从该侧面延伸到终端的凸起部。 凸起部提供包括座和在所述座的径向外侧并延伸到所述终端的圆柱形表面的孔。壁具有提 供紧固部件的外周，这些所述紧固部件构造成将所述端板固定到外壳部分。所述壁提供与 所述孔流体连通的润滑通道。空转齿轮(idler gear)包括具有相对的第一和第二端的轴，所述第一和第二端分 别支撑在所述第一和第二孔内。在一个实施例中，第一和第二端分别包括从相应的肩部延 伸的第一和第二外轴径。第一和第二外轴径支撑在所述第一和第二孔内。发电机设置在所 述外壳内并旋转地连结到所述空转齿轮。第一和第二轴颈轴承(journal bearing)分别包括第一内径和外径以及第二内径 和外径。所述第一和第二外径分别与所述第一和第二孔成压配合关系。第一轴颈轴承突出 于终端(proud of the terminalend)以接合第一肩部。第一和第二内径分别以滑动配合 与所述第一和第二轴端接合。内径相对于它们相应的外径确定，在该示例中提供与滚柱轴 承相对的固定轴承。在一个示例中，第一和第二轴颈轴承由第二材料制成，而外壳由第一材料制成。第 一和第二材料彼此不同，并分别具有第一和第二热膨胀系数，这些热膨胀系数具有大于0.2 但小于1.0的比率。在一个示例中，轴颈轴承具有浸渍碳本体，该本体具有限定的轴承内径和轴承外 径，它们提供轴承厚度。本体包括高度。轴承外径与轴承内径提供约1.3-1. 5的第一比率，
4而轴承内径和高度提供约1. 5-1. 9的第二比率。
各种特征将从以下对所公开的非限定性实施例的具体描述变得对本领域技术人 员来说显而易见。伴随具体描述的附图可被简要描述如下图1是用于气轮机的发电机的整体示意性截面图。图2图示了具有泵和包括空转齿轮组件的齿轮系的示例发电机。图3A是发电机的一部分的通过空转齿轮组件的截面图，包括了外壳部分和端盖。图3B是空转齿轮组件、外壳部分和端盖的分解图。图4是空转齿轮组件的放大分解图。图5A是轴颈轴承的顶部正视图。图5B是图5A中示出的轴颈轴承的通过其轴线的截面图。
具体实施例方式图1示意性地图示了示例发电机10的所选部分，发电机由诸如气轮机的主推进器 12驱动并用于在被主推进器12驱动时产生电流。发电机10通常可包括发电部分14，液压 泵16和齿轮系18，齿轮系18包括空转齿轮组件48 (图2)，所有这些都包含在公共的外壳 组件20内。虽然在所公开的示例中图示了可变频发电机(VFG)，但应当理解的是，诸如综合 驱动发电机(IDG)的其它发电机系统也从本文受益。这些类型的发电机可特别适用于飞机 应用。在所公开的、非限定性实施例中，发电部分14是包括沿着旋转轴线A安装在转子 轴28上的三个机器22、24、和26的3相机器。三个机器的定子组件22B、24B、26B都安装在 外壳组件20内并且三个转子组件22A、24A、26A都安装在转子轴28上。外壳组件20可由 驱动端盖组件或外壳部分20A和端板20B封闭，转子轴28延伸通过该外壳部分20A。外壳 部分20A和端板20B由铝合金制成。第一机器22包括带有PE转子组件22A和定子组件22B的副励磁机(PE)永磁体 发电机(PMG)。PE定子组件22B为发电机励磁提供能量，以及为电力系统的其它部件提供 能量。第二机器24包括带有ME转子组件24A和定子组件24B的主励磁器(ME)。ME通过 GPCU(发电机电源控制单元)接收来自PE的励磁。ME转子组件24A的输出被供应到安装 有二极管包30的轴。二极管包30可被分成六个二极管组以提供3相全波桥式整流。二极 管包30的DC输出供应第三机器26。图2图示了示例发电机10的所选部分。在图示的实施例中，空转齿轮组件48连 结在液压泵16和发电部分14之间。发电机10包括用于通过发电部分14驱动液压泵16 的齿轮系18。在该实施例中，齿轮系18是齿轮减速系，其以比发电部分14低的速度驱动液 压泵16。然而，在其它示例中齿轮系18可以改变。液压泵16包括安装在泵轴46上并用于旋转的泵齿轮44。在该示例中，用紧固件 52安装泵齿轮，紧固件52相对于泵轴46的中心轴线B轴向延伸通过泵齿轮44并进入泵轴 46。液压泵16的其余部分是已知的布置并例如，可包括可旋转地支撑泵轴46的轴颈轴承 56a、衬套56b、在轴颈轴承56a和衬套56b之间的耐磨板56c、和一个或多个叶片56d，这些
5叶片可随泵轴46旋转以移动液体。齿轮系18包括安装在转子轴28上的转子齿轮42、安装在液压泵16的泵轴46上 的泵齿轮44、和安装在轴颈轴承50A和50B上的用于绕轴线C旋转的空转齿轮组件48，在 一个示例中，这些轴颈轴承由浸渍铜的碳材料制成。铝合金外壳20和轴颈轴承50的热膨 胀系数之间的差是大于0. 2但小于1. 0的比率。在该示例中，外壳20与轴颈轴承50相比 具有更大的热膨胀系数。热膨胀系数间的较小的差别使得能够使用压配合，而不需要额外 的轴颈轴承保持部件。空转齿轮组件48包括具有第一和第二齿轮36、38的空转齿轮轴34。 第一齿轮36与转子齿轮42啮合接合。第一齿轮36包括减重孔10 (图4)。第二齿轮38与 泵齿轮44啮合接合。参照图3A、3B和4，更具体地示出了空转齿轮组件48。端板20B包括从第一侧68 延伸到终端59的凸起部58。凸起部58包括外周60和内径62，与轴线C同轴(图2)，内径 62提供了圆柱形表面。内径62从座64到终端59延伸深度63(例如，0. 370+/-0. 001英寸 (9. 398mm+/"0. 025mm))。端板20B用于支撑空转齿轮组件48的一端，因此消除了昂贵的位 于外壳内部的中间外壳结构。端板20B的与第一侧68相对的第二侧70包括肋72。在肋72中钻出相互连接的 孔以提供润滑通道66，润滑通道66与孔62流体连通以有效地向轴颈轴承50输送润滑剂。 塞子74插入到肋72中的形成润滑通道66的孔的端部。在第二侧70上设置部件76且该 部件76被构成为接收润滑装置。在一个实施例中，部件76是螺纹孔，并且外部润滑管线77 固定在部件76上以通过润滑通道66向轴颈轴承50A、50B提供润滑剂。端板20B包括提供固定部件的外周78，在该示例中外周78具有多个孔80。外壳 部分20A包括具有孔84的凸缘82，当端板20B安装在外壳部分20A上时，这些孔84与孔 80对齐。定位销87设置在外壳部分20A中以使外壳部分20A和端板20B彼此对齐。紧固 件86设置在孔80内，并接收在孔84内，在一个实施例中这些孔84具有螺纹。当组装外壳 20A时，在凸缘82和外周78之间设置密封件(未示出)。外壳部分20A包括从凸缘82凹入的壁88以提供接收齿轮系18的腔。与轴线A 同轴(图1和2)的开口 90设置在壁88中以接收转子26A的一部分。突出表面(proud surface) 92从壁88延伸。突出表面92包括与轴线C同轴的孔93以旋转地支撑空转齿 轮组件48的一端。弧形表面96从突出表面92延伸并且在安装后至少部分地围绕泵齿轮 44 (图2)。泵轴46延伸通过孔94，该孔与轴线B同轴(图2)。孔93包括座95，座95例如从突出表面92凹入深度97(0. 370+/-0. 001英寸 (9. 398mm+/"0. 025mm))。轴颈轴承50B以压配合的关系安装在孔93中。第二端100以滑 动配合的关系由轴颈轴承50B接收。轴颈轴承50A以压配合的关系安装在孔62内。第一 端98以滑动配合的关系由轴颈轴承50A接收。空转齿轮组件48包括第一和第二端98、100，第一和第二端的每一个都包括相应 的从肩部104延伸的外轴径102。外轴径102都支撑在轴承内径116中。空转齿轮轴34包括在第一和第二端98、100之间延伸的通道108。来自润滑通道 66的润滑剂流过通道108到达一端封闭的腔106。在该示例的润滑布置中，以受控的速率 使润滑剂通过润滑通道66被引入通道108，然后通过轴承50B和轴端外径102以及轴承50A 和轴端外径98之间的界面。
参照图5A和5B，轴颈轴承50包括高度112和厚度114，该厚度是外径 118和内径116之间的差。外径118通常是光滑的且没有刻痕。轴颈轴承的外径 102 是 0.9200 英寸 +0. 0000/-0. 0005 英寸(23. 3680mm+0. 0000mm/-0. 0127mm)，外 壳是 0.9150 英寸 +0. 0007/-0. 0000 英寸(23. 2410mm+0. 0178mm/_0. 0000mm)，给出 0. 0038-0. 0050(0. 0965mm-0. 1270mm)的过盈范围。在一个示例中，外径118与内径116的 比率约为1. 3-1. 5，并例如分别是0. 9200英寸(23. 3680mm)和0. 6505英寸(16. 5227mm)。 内径116和高度112的比率约为1.5-1. 9。在一个示例中，高度是0. 385英寸。轴颈轴承的 尺寸在-65° F-400。F(-54°C _204°C )的运行温度范围内用它们相应的孔62、93提供了 很好的压配合。外轴径102约是0. 001-0. 004英寸(0. 025mm-0. 102mm)，在安装状态下 和-65° F-400。F(-54°C_204°C)的温度范围内小于内径116。压配合导致的内径116的 减小解释为当轴颈轴承最初被制造时使得在安装入外壳部分20A和端板20B之后不必再机 械加工轴颈轴承50A、50B。说明压配合消除了对进一步机械加工的需要，减少了成本。倒角 120设置在端部122结合内径和外径116、118的位置。每个轴颈轴承50A、50B的高度112 都大于相关的深度63、97，使得每个轴颈轴承50A、50B延伸超过其孔62、93以结合邻近的肩 部 104。前面的描述本质上是示例性的而非由其中的限制所限定。虽然本文公开了各种非 限定性实施例，但本领域技术人员会认识到根据上述教导的各种变型和变化都将落入所附 权利要求的范围。因此应当理解的是，在所附权利要求的范围内，可以以不同于所特别描述 的方式实现本发明。因此，应当研究所附权利要求以确定真实范围和内容。
权利要求
一种发电机，包括外壳，其包括固定到外壳部分的端板，所述外壳部分与所述端板一起提供腔，所述外壳部分和所述端板分别包括第一和第二孔；空转齿轮，其包括具有相对的第一和第二端的轴，所述第一和第二端分别支撑在所述第一和第二孔内；第一和第二轴颈轴承，其分别包括第一内径和外径以及第二内径和外径，所述第一和第二外径分别与所述第一和第二孔成压配合关系，并且所述第一和第二内径分别以滑动配合与所述第一和第二端接合，所述内径相对于它们相应的外径确定；和转子齿轮，设置在所述外壳内并旋转地连结到所述空转齿轮。
2.如权利要求1所述的发电机，其中所述外壳部分包括开口，所述发电机延伸通过该 开口，所述发电机包括围绕第一轴线可旋转的转子轴和围绕第二轴线可旋转的所述空转齿 轮，第二轴线偏离于第一轴线并与第一轴线平行。
3.如权利要求2所述的发电机，包括带有泵轴的液压泵，所述泵轴延伸通过所述外壳 部分中的孔且能围绕第三轴线旋转，第三轴线偏离于第一和第二轴线并与第一和第二轴线 平行，所述液压泵通过所述空转齿轮可旋转地连结到所述发电机。
4.如权利要求1所述的发电机，其中所述端板直接固定到所述外壳部分。
5.如权利要求1所述的发电机，其中所述端板包括与所述第一孔流体连通的润滑通 道，所述空转齿轮包括通道并且所述外壳部分包括一端封闭的腔，该一端封闭的腔与所述 第二孔流体连通，所述润滑通道通过所述通道流体地连接到所述一端封闭的腔。
6.如权利要求1所述的发电机，其中所述外壳由第一材料制成，所述空转齿轮的第一 和第二端分别包括从相应的肩部延伸的第一和第二外轴径，所述第一和第二外轴径支撑在 所述第一和第二孔内，并且所述第一和第二轴颈轴承由第二材料制成，并从所述第一和第 二孔伸出以分别接合所述第一和第二肩部，并且所述第一和第二内径以滑动配合分别与所 述第一和第二端接合，其中所述第一和第二材料彼此不同，并且分别包括第一和第二热膨 胀系数，第一和第二热膨胀系数的比率大于0. 2但小于1. 0。
7.如权利要求6所述的发电机，其中所述第一材料是铝合金并且所述第二材料是浸渍 的碳材料。
8.如权利要求6所述的发电机，其中所述轴颈轴承包括约为0.385英寸(9. 779mm)的 高度并且所述孔的深度约是0. 370英寸(9. 398mm)。
9.如权利要求8所述的发电机，其中所述轴承外径与所述孔直接接合并且所述外轴径 与所述轴承内径直接接合。
10.如权利要求9所述的发电机，其中所述轴承外径是大致光滑的圆柱形表面。
11.一种用于发电机空转齿轮组件的轴颈轴承，包括浸渍碳本体，其具有内径和外径，所述内径和外径提供轴承厚度，所述本体包括高度， 其中外径与内径提供约为1. 3-1. 5的第一比率并且所述内径与高度提供约为1. 5-1. 9的第二比率。
12.如权利要求11所述的轴颈轴承，其中所述碳本体浸渍有铜。
13.如权利要求11所述的轴颈轴承，其中所述内径约是0.6505英寸(16.5227mm)而所 述外径约是0. 9200英寸(23. 3680mm)。
14.用于发电机的端板，包括具有第一侧的壁，所述第一侧具有从所述第一侧延伸到终端的凸起部，所述凸起部提 供孔，所述孔具有座和在所述座的径向外侧并延伸到所述终端的圆柱形表面，所述壁具有 提供紧固部件的外周，这些所述紧固部件构造成将所述端板固定到外壳部分，所述壁提供 与所述孔流体连通的润滑通道。
15.如权利要求14所述的端板，所述壁包括与所述第一侧相对的第二侧，所述第二侧 包括提供所述润滑通道的肋，并且在所述第二侧上的连接部件构造成接收外部润滑管线并 与所述孔流体连通。
16.如权利要求14所述的端板，其中所述紧固部件包括多个孔。
17.如权利要求14所述的端板，其中所述孔具有约0.370英寸(9.398mm)的深度。
18.如权利要求14所述的端板，其中所述圆柱形表面具有约0.9150英寸(23.2410mm) 的直径。
全文摘要
用于发电机的空转齿轮和轴颈轴承组件。发电机包括具有固定到外壳部分的端板的铝外壳。外壳部分和所述端板分别包括第一和第二孔。端板包括带有提供孔的凸起部的壁。该壁提供与所述孔流体连通的润滑通道。空转齿轮包括具有相对的第一和第二端的轴，第一和第二端分别支撑在所述第一和第二孔内。发电机设置在所述外壳内并旋转地连结到所述空转齿轮。第一和第二浸渍碳轴颈轴承分别包括第一内和外轴承直径以及第二内和外轴承直径。第一和第二外轴承直径分别与第一和第二孔成压配合关系。内径相对于它们相应的外径被确定。
文档编号F04D13/06GK101882832SQ20101017372
公开日2010年11月10日 申请日期2010年5月7日 优先权日2009年5月8日
发明者A·P·格罗斯科普夫, E·A·布鲁斯特 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司