專利名稱：用于沖壓空氣渦輪齒輪箱的滾珠軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及沖壓空氣渦輪齒輪箱，更具體地涉及用于沖壓空氣渦輪齒輪箱中的滾珠軸承。
背景技術(shù)：
沖壓空氣渦輪齒輪箱將扭矩從渦輪傳遞到動(dòng)力使用點(diǎn)。齒輪箱包括輸入軸和輸出軸，渦輪連接到輸入軸，輸出軸將輸入軸和動(dòng)力使用點(diǎn)互相連接起來。在一些應(yīng)用中，匹配的齒輪齒的表面幾何結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生非徑向負(fù)載，軸承對該非徑向負(fù)載起作用。典型的滾珠軸承可能不適合于該構(gòu)造，使得通常需要滾柱軸承來適應(yīng)徑向負(fù)載而需要另外成對的、較大且不同的滾珠軸承來對軸向負(fù)載起作用。對于可用于軸承的空間非常有限的齒輪箱應(yīng)用而言，使用滾柱軸承可能是必要的，從而防止了需要使用典型的較大的滾珠軸承來承受徑向負(fù)載。不幸的是，滾柱軸承的壽命可易受這種應(yīng)用所固有的失配的影響。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種包括小齒輪軸的沖壓空氣渦輪齒輪箱，所述小齒輪軸布置在殼體中并且操作性地支撐小齒輪。輸入軸布置在所述殼體中并且操作性地支撐聯(lián)接到所述小齒輪的環(huán)齒輪。輸入和輸出軸相對于彼此以一角度定向。滾動(dòng)元件軸承在所述殼體中支撐所述小齒輪軸。所述滾動(dòng)元件軸承包括內(nèi)和外座圈，多個(gè)滾珠布置在所述內(nèi)和外座圈之間。每個(gè)滾珠包括滾珠直徑。所述內(nèi)和外座圈分別包括內(nèi)和外座圈半徑以及內(nèi)和外座圈深度。所述內(nèi)和外座圈半徑各自為所述滾珠直徑的大約52%。所述內(nèi)座圈深度大約為所述滾珠直徑的 25%，并且所述外座圈深度大約為所述滾珠直徑的20%。所述滾珠和座圈之間的直徑上的總的內(nèi)部徑向間隙為0. 0012-0. 0016英寸(0. 0305-0. 0406 mm)。


通過參照以下詳細(xì)說明并結(jié)合考慮附圖，可進(jìn)一步理解本公開，附圖中 圖1是用于飛機(jī)的沖壓空氣渦輪(RAT)的透視圖2是示例性齒輪箱的剖面圖，該齒輪箱包括支撐小齒輪軸的滾珠軸承； 圖3是滾珠軸承一部分的放大剖面圖。
具體實(shí)施例方式一種用于飛機(jī)10的示例性沖壓空氣渦輪(RAT)12在圖1中被示出處于部署位置。 RAT 12包括發(fā)電機(jī)16，發(fā)電機(jī)16被安裝結(jié)構(gòu)14樞轉(zhuǎn)地支撐，安裝結(jié)構(gòu)14固定到飛機(jī)10。 支柱18從發(fā)電機(jī)16延伸并且支撐齒輪箱20。渦輪葉片22在部署位置中被空氣流旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)，并且通過齒輪箱20驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)16。參見圖2，齒輪箱20包括輸入軸對，輸入軸M安裝成在由鋁構(gòu)造而成的殼體30 中旋轉(zhuǎn)。渦輪葉片22固定到設(shè)置在輸入軸M上的轂沈。環(huán)齒輪觀操作性地安裝在輸入軸M上并且聯(lián)接到小齒輪32，小齒輪軸32操作性地安裝在小齒輪軸34上。小齒輪軸34包括設(shè)置在小齒輪32每一側(cè)上的上和下軸部分36、38。上和下軸部分36、38各自包括分別被上和下軸承40、42支撐以相對于殼體30旋轉(zhuǎn)的外徑。軸承40、 42是可互換的并且被設(shè)計(jì)成ABEC-5公差。上和下軸部分36、38的外徑標(biāo)稱為1. 1817英寸 (30.0152 mm)。上和下軸承40、42的外徑46標(biāo)稱為2. 4409英寸(62. 0000 mm)，并且內(nèi)徑 44 標(biāo)稱為 1. 1811 英寸(30. 0000 mm)。下軸承襯墊47被設(shè)置在下軸承42和殼體30之間。下軸承襯墊47包括標(biāo)稱為 2. 4430英寸(62. 0522 mm)的下襯墊內(nèi)徑48和標(biāo)稱為2. M32英寸(64. 5973 mm)的下襯墊外徑50。下殼體內(nèi)徑52標(biāo)稱為2. 5380英寸(64. 4652 mm)。上軸承襯墊53被設(shè)置在上軸承40和軸承罐(can) 57之間。軸承襯墊47、53由不銹鋼構(gòu)造而成。上軸承襯墊53包括分別標(biāo)稱為2. 4421英寸(62. 0293 mm)和2. 5958英寸(65. 9333 mm)的上襯墊內(nèi)徑和上襯墊外徑M、56。軸承罐57由鋁構(gòu)造而成，包括分別標(biāo)稱為2. 5920英寸(65. 8368 mm)和3. 0620英寸(77. 7748 mm)的軸承罐內(nèi)徑和外徑58、60。 殼體30包括標(biāo)稱為3. 0650英寸(77. 8510 mm)的上殼體內(nèi)徑62。所述部件的直徑是在該部件處于其自由狀態(tài)(也即未被安裝)時(shí)給出的。如部件的自由狀態(tài)尺寸所能意識到的，小齒輪軸34、下和上襯墊47、53、軸承罐57以及殼體30在安裝時(shí)彼此成壓配合關(guān)系。參見圖3，上和下軸承40、42各自包括內(nèi)和外座圈64、66，具有HRC 60-64的硬度。 九個(gè)具有HRC 60-65的硬度的滾珠68布置在座圈64、66之間。座圈64、66和滾珠68由 AMS5618 440C構(gòu)造而成。在一個(gè)示例中，滾珠68具有0. 3750英寸(9. 5250 mm)的直徑72 并且是等級10。用保持架70將滾珠68捕獲在期望的圓周位置，保持架70由鍍銀的AMS6415 434D構(gòu)造而成。保持架70具有圓周間隔的凹穴(pocket)，其各自提供相對于相應(yīng)滾珠68 的 0. 010-0. 018 英寸(0. 254-0. 356 mm)的間隙。內(nèi)和外座圈64、66各自分別包括內(nèi)和外座圈半徑74、76，其大約為滾珠直徑72的 52%。內(nèi)和外座圈半徑74、76分別包括內(nèi)和外座圈深度78、80，其分別最小為滾珠直徑72 的25%和20%。內(nèi)和外座圈半徑74、76的每一個(gè)在其溝槽的任一端具有0. 001-0. 010英寸(0.025-0. 2 mm)的角半徑82。滾珠68以及內(nèi)和外座圈半徑74、76之間的直徑上的總的內(nèi)部徑向間隙為 0. 0012-0. 0016 英寸(0. 0305-0. 0406 mm)。如上所述提供深溝槽的滾珠軸承布置確保了輸入軸M和小齒輪軸34之間的齒輪組表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的作用負(fù)載L與角半徑82隔開并且在內(nèi)和外座圈半徑74、76中位于更遠(yuǎn)。這樣，具有小包絡(luò)的滾珠軸承可用于承受高的非徑向負(fù)載的應(yīng)用中。盡管已公開了示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會認(rèn)識到在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可進(jìn)行一定修改。為此，應(yīng)研究所附權(quán)利要求以確定它們的真實(shí)范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種沖壓空氣渦輪齒輪箱，包括小齒輪軸，其布置在殼體中并且操作性地支撐小齒輪；輸入軸，其布置在所述殼體中并且操作性地支撐聯(lián)接到所述小齒輪的環(huán)齒輪，所述小齒輪軸和輸入軸相對于彼此以一角度定向；以及滾動(dòng)元件軸承，其在所述殼體中支撐所述小齒輪軸，所述滾動(dòng)元件軸承包括內(nèi)和外座圈，多個(gè)滾珠布置在所述內(nèi)和外座圈之間，每個(gè)滾珠具有滾珠直徑，所述內(nèi)和外座圈分別包括內(nèi)和外座圈半徑以及內(nèi)和外座圈深度，所述內(nèi)和外座圈半徑各自為所述滾珠直徑的大約 52%，所述內(nèi)座圈深度最小為所述滾珠直徑的25%，并且所述外座圈深度最小為所述滾珠直徑的20%。
2.如權(quán)利要求1所述的沖壓空氣渦輪齒輪箱，其中，所述內(nèi)和外座圈以及滾珠所提供的直徑上的總的內(nèi)部徑向間隙為0. 0012-0. 0016英寸。
3.如權(quán)利要求2所述的沖壓空氣渦輪齒輪箱，其中，所述滾動(dòng)元件軸承包括九個(gè)滾珠， 所述九個(gè)滾珠各自具有大約0. 3750英寸的直徑。
4.如權(quán)利要求2所述的沖壓空氣渦輪齒輪箱，其中，所述外座圈具有大約2.4409英寸的外徑。
5.如權(quán)利要求4所述的沖壓空氣渦輪齒輪箱，其中，所述小齒輪軸包括公共的滾動(dòng)元件軸承，其支撐布置在所述小齒輪的任一側(cè)的每個(gè)上的軸外徑。
6.如權(quán)利要求5所述的沖壓空氣渦輪齒輪箱，其中，所述內(nèi)座圈具有大約1.1811英寸的內(nèi)徑，并且所述軸外徑為大約1. 1817英寸。
7.如權(quán)利要求6所述的沖壓空氣渦輪齒輪箱，包括下襯墊，所述下襯墊徑向接合一個(gè)外座圈和所述殼體，所述下襯墊包括分別大約為2. 4430英寸和2. M32英寸的內(nèi)徑和外徑。
8.如權(quán)利要求6所述的沖壓空氣渦輪齒輪箱，包括上襯墊，所述上襯墊徑向接合一個(gè)外座圈和軸承罐，所述上襯墊包括分別大約為2. 4421英寸和2. 5958英寸的內(nèi)徑和外徑，并且所述軸承罐的內(nèi)徑大約為2. 5920英寸。
9.如權(quán)利要求8所述的沖壓空氣渦輪齒輪箱，其中，所述軸承罐徑向接合所述殼體，所述殼體包括大約3. 0650英寸的內(nèi)徑，并且所述軸承罐的外徑大約為3. 0620英寸。
10.如權(quán)利要求2所述的沖壓空氣渦輪齒輪箱，其中，所述內(nèi)和外座圈半徑包括 0. 001-0. 010英寸的座圈角半徑。
11.一種滾動(dòng)元件軸承，包括內(nèi)和外座圈，多個(gè)滾珠布置在所述內(nèi)和外座圈之間，每個(gè)滾珠具有滾珠直徑，所述內(nèi)和外座圈分別包括內(nèi)和外座圈半徑以及內(nèi)和外座圈深度，所述內(nèi)和外座圈半徑各自為所述滾珠直徑的大約52%，所述內(nèi)座圈深度最小為所述滾珠直徑的25%，并且所述外座圈深度最小為所述滾珠直徑的20%。
12.如權(quán)利要求11所述的滾動(dòng)元件軸承，其中，所述內(nèi)和外座圈以及滾珠所提供的直徑上的總的內(nèi)部徑向間隙為0. 0012-0. 0016英寸。
13.如權(quán)利要求12所述的滾動(dòng)元件軸承，其中，所述滾動(dòng)元件軸承包括九個(gè)滾珠，所述九個(gè)滾珠各自具有大約0. 3750英寸的直徑。
14.如權(quán)利要求12所述的滾動(dòng)元件軸承，其中，所述外座圈具有大約2.4409英寸的外徑，并且所述內(nèi)座圈具有大約1. 1811英寸的內(nèi)徑。
15.如權(quán)利要求12所述的滾動(dòng)元件軸承，其中，所述內(nèi)和外座圈半徑包括0.001-0. 010 英寸的座圈角半徑。
16.一種在沖壓空氣渦輪齒輪箱中安裝滾動(dòng)元件軸承的方法，包括步驟a)在小齒輪軸的相對端部的每一個(gè)上安裝滾動(dòng)軸承元件，所述滾動(dòng)軸承元件包括內(nèi)和外座圈，多個(gè)滾珠布置在所述內(nèi)和外座圈之間，每個(gè)滾珠具有滾珠直徑，所述內(nèi)和外座圈分別包括內(nèi)和外座圈半徑以及內(nèi)和外座圈深度，所述內(nèi)和外座圈半徑各自為所述滾珠直徑的大約52%，所述內(nèi)座圈深度最小為所述滾珠直徑的25%，并且所述外座圈深度最小為所述滾珠直徑的20% ；以及b)用所述滾動(dòng)軸承元件將所述小齒輪軸操作性地支撐在齒輪箱殼體中。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述滾動(dòng)元件軸承包括九個(gè)滾珠，所述九個(gè)滾珠各自具有大約0. 3750英寸的直徑，所述外座圈具有大約2. 4409英寸的外徑，并且所述內(nèi)座圈具有大約1. 1811英寸的內(nèi)徑，并且所述軸外徑為大約1. 1817英寸。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，步驟b)包括將下襯墊安裝成與其相應(yīng)的外座圈和所述殼體徑向接合，所述下襯墊包括分別大約為2. 4430英寸和2. 5432英寸的內(nèi)徑和外徑。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，步驟b)包括將上襯墊安裝成與其相應(yīng)的外座圈和軸承罐徑向接合，所述上襯墊包括分別大約為2. 4421英寸和2. 5958英寸的內(nèi)徑和外徑，并且所述軸承罐的內(nèi)徑大約為2. 5920英寸；以及將所述軸承罐安裝成與所述殼體徑向接合，所述殼體包括大約3. 0650英寸的內(nèi)徑，并且所述軸承罐的外徑大約為3. 0620英寸。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述內(nèi)和外座圈以及滾珠所提供的直徑上的總的內(nèi)部徑向間隙為0. 0012-0. 0016英寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于沖壓空氣渦輪齒輪箱的滾珠軸承，具體地，一種沖壓空氣渦輪齒輪箱包括小齒輪軸，所述小齒輪軸布置在殼體中并且操作性地支撐小齒輪。輸入軸布置在所述殼體中并且操作性地支撐聯(lián)接到所述小齒輪的環(huán)齒輪。輸入和輸出軸以一角度定向。滾動(dòng)元件軸承在所述殼體中支撐所述小齒輪軸并且包括內(nèi)和外座圈，多個(gè)滾珠軸承布置在所述內(nèi)和外座圈之間。每個(gè)滾珠包括滾珠直徑。所述內(nèi)和外座圈分別包括內(nèi)和外座圈半徑以及內(nèi)和外座圈深度。所述內(nèi)和外座圈半徑各自為所述滾珠直徑的大約52％。所述內(nèi)座圈深度最小為所述滾珠直徑的25％，并且所述外座圈深度最小為所述滾珠直徑的20％。
文檔編號F16H57/021GK102401007SQ201110198368
公開日2012年4月4日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者M. 博爾托利 S. 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司