Caja de engranajes epicicloidales.

Un tren (40) de engranajes epicicloidales que comprende:

unos engranajes (74) planetarios montados de manera rotatoria sobre unos husillos (75),

incluyendo cada uno de los engranajes (74) planetarios un cubo (92) de engranaje planetario hueco y unos conjuntos delantero y trasero axialmente separados de dientes (94, 96) de salida que se extienden radialmente hacia fuera respecto del cubo (92) de engranaje planetario,

un engranaje (104) de entrada unido de manera fija al cubo (92) de engranaje planetario por detrás del conjunto trasero de los dientes (96) de salida de cada uno de los engranajes (74) planetarios, engranando el engranaje (104) de entrada de cada uno de los engranajes planetarios con un engranaje (108) solar, y unos cojinetes (111, 112) delantero y trasero axialmente separados dispuestos entre los engranajes (74) planetarios y los husillos (75);

caracterizado porque

los husillos (75) son soportados por unos chasis (76, 77) portadores cónicos delantero y trasero de un portador (72) anular,

incluyendo los chasis (76, 77) portadores cónicos delantero y trasero unas bridas (79, 81) portadoras delantera y trasera radialmente exteriores, respectivamente,

incluyendo los chasis (76, 77) portadores cónicos delantero y trasero unas bridas (83, 85) de soporte delantera y trasera radialmente interiores, respectivamente, que soportan de manera fija los husillos (75) entre ellas, y

estando las bridas (83, 85) de soporte delantera y trasera radialmente internas conectadas por unos brazos (88, 90) de soporte delantero y trasero cónicos a las bridas (79, 81) portadoras delantera y trasera radialmente externas.

Caja de engranajes epicicloidales Antecedentes de la invención Campo de la invención La invención se refiere al campo de las cajas de engranajes epicicloidales con particular aplicación a los motores de aeronaves de turbina a gas con ventiladores contrarrotatorios.

Descripción de la técnica relacionada Un motor de aeronave de turbina a gas de tipo turbofan incluye, en términos generales, un ventilador delantero y un compresor elevador, un núcleo de motor intermedio, y una turbina trasera de potencia de baja presión. El núcleo del motor incluye un compresor de alta presión, un combustor y una turbina de alta presión en relación de flujo en serie. El compresor de alta presión y la turbina de alta presión del núcleo del motor están interconectadas por un eje de alta presión. El compresor de alta presión, la turbina y el eje esencialmente forman el rotor o conjunto rotor. El compresor de alta presión es arrastrado en rotación para comprimir el aire que entra en el núcleo del motor hasta una presión relativamente alta. Este aire de alta presión es a continuación mezclado con el combustible existente en el combustor y encendido para formar un flujo de gas de gran energía. La corriente de gas fluye hacia atrás y pasa a través de la turbina de alta presión, arrastrándola en rotación y el eje de presión el cual, a su vez, arrastra en rotación el compresor. El flujo de gas que sale de la turbina de alta presión es expandida a través de una segunda turbina o turbina de baja presión. La turbina de baja presión arrastra en rotación el ventilador y el compresor elevador por medio de un eje de baja presión, todo lo cual forma el rotor o el conjunto rotor de baja presión. El eje de baja presión se extiende a través del rotor de alta presión.

Algunos reactores tipo fan han sido diseñados con ventiladores contrarrotatorios y algunos con ventiladores contrarrotatorios y / o compresores elevadores o compresores de baja presión. Las Patentes estadounidenses Nos. 4, 790, 133, 4, , 860, 537, 5, 307, 622 y 6, 732, 502 divulgan unas turbinas de baja presión (LTP) contrarrotatorias que energizan unos ventiladores contrarrotatorios y un compresor elevador o unos compresores de baja presión. La mayoría del empuje producido es generado por el ventilador. Existen también diversos diseños para motores de ventilador contrarrotatorios que utilizan cajas de engranajes para efectuar la contrarrotación de los compresores y de los compresores elevadores. Los ventiladores contrarrotatorios, los compresores elevadores, y las turbinas potencian en gran medida la eficiencia de combustible del motor. La Solicitud de Patente estadounidense con el No. de Serie 11/555, 042 divulga la utilización de una turbina de baja presión para arrastrar unos ventiladores traseros y delanteros contrarrotorios por medio de una caja de engranajes epicicloidales.

El tamaño, el peso y la fiabilidad de la caja de engranajes epicicloidales depende en gran medida de las cargas de soporte planetarias, de las exigencias de su vida útil y de los esfuerzos de los dientes de engranaje. Resulta altamente deseable reducir de manera considerable las cargas de los cojinetes planetarios de una caja de engranajes epicicloidales contrarrotatoria con el fin de incrementar la fiabilidad de la caja de engranajes. Así mismo, es altamente deseable reducir las cargas que permiten el uso de cojinetes más pequeños lo que reduce el peso y mejora la vida útil de la caja de engranajes. Unos cojinetes más pequeños reducen también la generación de calor de la caja de engranajes lo que se traduce en una mejora de la eficiencia y en una reducción de las exigencias del flujo de aceite.

Así mismo resulta altamente deseable reducir o eliminar la desalineación de los engranajes que se produce por la torsión debida al par. Una alineación mejorada reduce o elimina la necesidad de modificar la forma de los dientes de engranaje para compensar la deflexión, lo que se traduce en una durabilidad de los engranajes mejorada y en la reducción de los esfuerzos de los dientes de engranaje.

El documento US 5, 409, 430 divulga un sistema de engranajes planetarios que presenta un engranaje 2 solar que arrastra una parte 4A que está dispuesta en posición central entre dos partes 4B de engranajes planetarios más pequeños (véase la figura 5 del documento US 5, 409, 430) del engranaje 4 planetario. El documento US 2008/0098716 A1 se refiere a un conjunto de motor de turbina a gas y divulga un tren de engranajes epicicloidales de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la presente memoria.

Sumario de la invención Se proporciona un tren de engranajes epicicloidales de acuerdo con la reivindicación 1 de la presente memoria.

Una forma de realización ejemplar del tren de engranajes epicicloidales incluye también los cojinetes de rodillos delantero y trasero que están axialmente alineados con o en posición adyacente a los conjuntos delantero y trasero de dientes de salida separados a intervalos regulares. Un engranaje de entrada está unido de manera fija al cubo del engranaje planetario detrás del conjunto trasero de dientes de salida de cada uno de los engranajes planetarios. En una forma de realización más concreta, el cojinete de rodillos delantero está axialmente alineado con el conjunto

delantero de dientes de salida y el cojinete de rodillos trasero está dispuesto axialmente en posición adyacente al engranaje de entrada.

La forma de realización ejemplar del tren de engranajes epicicloidales incluye además una corona dentada que circunscribe y encaja con el conjunto delantero de dientes de salida y un engranaje externo que engrana con el conjunto externo de dientes de salida. El engranaje de entrada engrana con un engranaje solar. El conjunto delantero de dientes de salida engrana con la corona dentada radialmente hacia fuera de los husillos y el conjunto trasero de los dientes de salida engrana con el engranaje externo radialmente hacia dentro de los husillos. El engranaje de entrada de cada uno de los engranajes planetarios engrana con el engranaje solar radialmente hacia dentro de los husillos. Los conjuntos delantero y trasero de los dientes de salida, los engranajes de entrada de los engranajes planetarios del engranaje de corona de entrada, el engranaje externo y el engranaje solar pueden ser helicoidales.

De acuerdo con la invención, los husillos son soportados por unos chasis portadores cónicos delantero y trasero del portador anular. Los chasis portadores cónicos delantero y trasero incluyen unas bridas portadores, delantera y trasera, respectivamente, radialmente externas, unas bridas de soporte delantera y trasera, respectivamente, radialmente internas que soportan de manera fija los husillos entre ellas y conectadas por unos brazos de soporte cónicos delantero y trasero a las bridas portadoras delantera y trasera.

Un motor de turbina a gas de turbofan puede incorporar una caja de engranajes epicicloidales que comprenda el tren de engranajes epicicloidales para arrastrar de forma contrarrotatoria las primera y segunda etapas del ventilador contrarrotatorios radialmente soportadas, al menos en parte, por un chasis de ventilador en una sección de ventilador del motor. Una turbina de baja presión corriente abajo de la sección de ventilador está conectada en arrastre a las primera y segunda etapas del ventilador mediante un eje de baja presión a través del tren de engranajes epicicloidales de la caja de engranajes epicicloidales. En una forma de realización ejemplar, la segunda etapa del ventilador está conectada a la corona dentada que circunscribe y engrana con el conjunto delantero de los dientes de salida, la primera etapa del ventilador está conectada al engranaje externo que engrana con el conjunto trasero de dientes de salida, el engranaje de entrada está unido de manera fija al cubo del engranaje planetario detrás del conjunto trasero de los dientes de salida de cada uno de los engranajes planetarios, y el engranaje de entrada de cada uno de los engranajes planetarios engrana con el engranaje solar conectado al eje de baja presión. Las bridas portadoras delantera y trasera de los chasis portadores cónicos delantero y trasero están montados sobre y soportados por el chasis del ventiladdor.

Breve descripción de los dibujos Los aspectos referidos y otras características de la invención se exponen en la descripción subsecuente, tomada en conexión con los dibujos que se acompañan, en los que:

La FIG. 1 es una ilustración esquemática de una vista en sección longitudinal de una forma de realización ejemplar de un motor de turbina a gas de turbofan de una aeronave con unos ventiladores delantero y trasero contrarrotorios arrastrados por una turbina de baja presión paso medio de una caja... [Seguir leyendo]

1. Un tren (40) de engranajes epicicloidales que comprende:

unos engranajes (74) planetarios montados de manera rotatoria sobre unos husillos (75) , incluyendo cada uno de los engranajes (74) planetarios un cubo (92) de engranaje planetario hueco y unos conjuntos 5 delantero y trasero axialmente separados de dientes (94, 96) de salida que se extienden radialmente hacia fuera respecto del cubo (92) de engranaje planetario,

un engranaje (104) de entrada unido de manera fija al cubo (92) de engranaje planetario por detrás del conjunto trasero de los dientes (96) de salida de cada uno de los engranajes (74) planetarios, engranando el engranaje (104) de entrada de cada uno de los engranajes planetarios con un engranaje (108) solar, y

unos cojinetes (111, 112) delantero y trasero axialmente separados dispuestos entre los engranajes (74) planetarios y los husillos (75) ;

caracterizado porque los husillos (75) son soportados por unos chasis (76, 77) portadores cónicos delantero y trasero de un portador (72) anular,

incluyendo los chasis (76, 77) portadores cónicos delantero y trasero unas bridas (79, 81) portadoras delantera y trasera radialmente exteriores, respectivamente,

incluyendo los chasis (76, 77) portadores cónicos delantero y trasero unas bridas (83, 85) de soporte delantera y trasera radialmente interiores, respectivamente, que soportan de manera fija los husillos (75) entre ellas, y

estando las bridas (83, 85) de soporte delantera y trasera radialmente internas conectadas por unos brazos (88, 90) de soporte delantero y trasero cónicos a las bridas (79, 81) portadoras delantera y trasera radialmente externas.

2. Un tren (40) de engranajes epicicloidales de acuerdo con la reivindicación 1, estando los cojinetes (111, 112) de rodillos delantero y trasero axialmente alineados con o en posición adyacente al conjunto delantero separado de 25 dientes (94) de salida y al engranaje (104) de entrada, respectivamente.

3. Un tren (40) de engranajes epicicloidales de acuerdo con la reivindicación 2, estando el cojinete (111) de rodillos delantero axialmente alineado con el conjunto delantero de dientes (94) de salida y estando el cojinete (112) de rodillos trasero axialmente en posición adyacente al engranaje (104) de entrada.

4. Un tren (40) de engranajes epicicloidales de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:

una corona (100) dentada que circunscribe y engrana con el conjunto delantero de dientes (94) de salida y un engranaje (102) externo que engrana con el conjunto trasero de dientes (96) de salida.

5. Un tren (40) de engranajes epicicloidales de acuerdo con la reivindicación 4, engranando el conjunto delantero de dientes (94) de salida con la corona (100) dentada radialmente hacia fuera de los husillos (75) , engranando el conjunto trasero de dientes (96) de salida con el engranaje (102) externo radialmente hacia dentro de los husillos (75) , y

engranando el engranaje (104) de entrada de cada uno de los engranajes (74) planetarios con el engranaje (108) solar radialmente hacia dentro de los husillos (75) .

6. Un tren (40) de engranajes epicicloidales de acuerdo con la reivindicación 5, estando los cojinetes (111, 112) de rodillos delantero y trasero axialmente alineados con o en posición adyacente al conjunto delantero separado de 40 dientes (94) de salida y al engranaje (104) de entrada, respectivamente.

7. Un tren (40) de engranajes epicicloidales de acuerdo con la reivindicación 5, siendo helicoidales los conjuntos delantero y trasero de dientes (94, 96) de salida, los engranajes (104) de entrada de los engranajes (74) planetarios, la corona (100) dentada, el engranaje (102) externo y el engranaje (108) solar.

8. Una caja (56) de engranajes epicicloidales que comprende el tren (40) de engranajes epicicloidales de acuerdo 45 con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.