JP2016537545A - ターボ機械用補機ギアボックス - Google Patents

Abstract

本発明は、航空機ターボ機械用の補機（１０）の駆動のためのギアボックス（１）に関し、これはアングルギアを形成する第１ベベルピニオン（２０）および第１ベベル歯車（１１）を備え、第１ベベル歯車（１１）は、１つ以上のベベル歯車（９）を介して回転的に１つ以上の補機（１０）を駆動することが可能な１つ以上のベベルピニオン（８）に固定されたメインシャフト（３）に接続されている。

Description

本発明は、「ＡＧＢ」とも称される、ターボ機械用の補機ギアボックスに関する。このような補機ギアボックスは、ターボ機械の元の運動を、そこから出ている径方向のシャフトを通じて伝達し、ポンプ、発電機等、ターボ機械に取り付けられた様々な補機または機器に伝達するように意図されており、これらはこのターボ機械によって推進する航空機のターボ機械またはその他の装置の動作に必要なものである。

欧州特許第２４０５１１６号明細書は、従来技術による補機ギアボックスを提示している。このような補機ギアボックスは一般的に、互いに直列に接続して駆動系を形成する歯車を収容する、ケーシングを有する。各歯車はその後駆動シャフトに接続され、これは補機に回転運動を付与する。こうして入力シャフトは最初の歯車に回転運動を付与し、これ自体が、１つ以上の二次歯車に回転運動を付与するためにこれらに接続されており、ここで各二次歯車は、１つ以上の三次歯車に回転運動を付与するためにこれらに接続されるなどする。したがって、従来技術による補機ギアボックスでは、歯車は、最初の歯車が第１補機に回転運動を付与するためにのみ使用されるのではなく、二次および三次歯車などにも回転運動を伝達させられるようにするために、カスケード構成で配置されている。しかしながら、歯車が互いに隣り合って位置しているので、このような補機ギアボックスは非常に嵩張る。

この問題を解決するために、仏国特許発明第２９８１９８６号明細書は、省スペースを可能にする補機ギアボックスを記載している。しかしながら、このようなギアボックスでは、歯車はいつも互いに直列に接続されているので、歯車のうちの１つが故障した場合には、駆動系全体に不具合を及ぼす可能性がある。最初の歯車はまた、駆動系全体の全トルク力に耐えるが、これは一般的に、本来の要件が必要とするよりも大きくなければならないことを意味する。実際、このようなギアボックスにおいて、上流の歯車は下流の歯車に伝達される力の衝撃を受けるので、他の歯車と無関係に各歯車の寸法決めを最適化することは、困難である。

欧州特許第２４０５１１６号明細書 仏国特許発明第２９８１９８６号明細書

本発明は、ターボ機械内への実装のために省スペースを可能にし、その駆動系が、従来技術と比較して、ターボ機械および航空機の補機の動力特性に関して最適化されている、補機ギアボックスアーキテクチャを提案することによって、最新技術の不都合を解決しようと努めるものである。

これを実現するために、本発明の第１の態様は、角度伝達を形成する第１円錐歯車および第１円錐鋸歯状ホイールを収容する、航空機ターボ機械用の補機ギアボックスを提案し、第１円錐鋸歯状ホイールは、１つ以上の円錐鋸歯状ホイールによって１つ以上の補機に回転運動を付与することが可能な１つ以上の円錐歯車と結合されたメインシャフトに接続されている。

このため、本発明によれば、入力シャフトの運動はもはや歯車には直接伝達されず、円錐歯車を有するメインシャフトによって、補機の円錐鋸歯状ホイールに伝達される。これらの円錐歯車は、回転運動を補機に直接付与するのではなく、これらは円錐鋸歯状ホイールに回転運動を付与することができ、これらが補機に回転運動を付与する。したがって鋸歯状ホイールは、補機に伝達する動力にのみ関連して寸法決めされることが可能であり、その他の鋸歯状ホイールにはもはや依存しない。歯車はまた、もはや互いに接続されておらず、これによりギアボックスの全体的な信頼性を向上する。加えて、円錐鋸歯状ホイールはメインシャフトの周り周方向に位置決め可能であるので、メインシャフトの存在は省スペースをもたらす。

本発明によるギアボックスはまた、個別に、またはすべての可能な技術的組み合わせにおいて考えられる、以下の特徴のうちの１つ以上を有してもよい。

・メインシャフトは基準軸に沿って延在し、
・メインシャフトは遠位末端を有し、
・メインシャフトの遠位末端は少なくとも１つの遠位補機に接続されており、
・遠位補機は遠位駆動軸に沿って延在し、
・遠位補機の遠位駆動軸は、メインシャフトの基準軸と一致しており、
・メインシャフトは、駆動軸に沿って延在する追加補機の歯車と噛み合うスパーピニオンを含み、前記駆動軸はメインシャフトの基準軸と平行であり、
・各円錐歯車はメインシャフトを包囲し、
・ギアボックスは少なくとも２つの円錐歯車を含み、いずれの円錐歯車も、１つ以上の円錐鋸歯状ホイールによって１つ以上の補機に回転運動を付与することができ、いずれの円錐歯車もメインシャフトの周りに連続して位置決めされている。

本発明の第２の態様はまた、本発明の第１の態様による補機ギアボックスを含むターボ機械に関する。

有利なことに、ターボ機械はまた、通常は高圧である一次空気流が流れる一次流路と、通常は低圧である二次空気流が流れる二次流路と、を有する。ギアボックスは好ましくは一次流路と二次流路との間に位置するが、しかしこれはまた、例えば二次流路の周りなどファンの領域内に、または例えば一次流路の周りなどタービン領域内に、またはコア領域に位置することも、可能である。

このため、第１の実施形態によれば、タービンはファン領域を有し、補機ギアボックスはファン領域内に位置する。ファン領域は、ファンの近くに位置する領域である。

別の第２の実施形態によれば、タービンはタービン領域を有し、補機ギアボックスはタービン領域内に位置する。

第３の実施形態によれば、タービンはコア領域を有し、補機ギアボックスはコア領域内に位置する。

本発明のその他の特徴および利点は、以下の添付図面を参照して下記の詳細な説明を読むことで、明確になるだろう。

本発明の一実施形態による補機ギアボックスの斜視図である。 図１の補機ギアボックスの平面図である。 本発明の別の実施形態による補機ギアボックスの斜視図である。 本発明の一実施形態によるターボ機械の一部の正面図である。 図４のターボ機械の一部の斜視図である。

さらなる明確さのため、すべての図において、同一または類似の要素は同一の参照符号によって指定される。

図１および図２は、本発明の好適な実施形態による補機ギアボックス１を表す。図４および図５は、ターボ機械のコア領域に組み込まれた、このギアボックスを表す。このギアボックス１は、駆動シャフト２３が回転しているときに回転運動が付与されるように、ターボ機械の駆動シャフト２３に接続された入力シャフト２を含む。この目的のため、入力シャフト２は歯車２６と結合されており、その一方で駆動シャフト２３は歯車２８と結合されている。入力シャフトと結合された歯車２６は、駆動シャフト２３と結合された歯車２８と噛み合う。歯車２６および２８は、駆動シャフトが延在する方向と入力シャフトが延在する方向との間で角度伝達を形成するように、好ましくは円錐形である。

駆動シャフト２３は、具体的には、ターボ機械の高圧体からのシャフトであってもよい。駆動シャフト２３は、「駆動軸」と称される軸に沿って延在する。入力シャフト２は、以下「入力軸」４と称される、第１基準軸に沿って延在する。入力軸４は、駆動軸２５が延在する方向の割線方向に延在する。

ギアボックス１は、補機１０を含む。これらの補機は、例えば燃料ポンプ、潤滑ユニット、または電気機械であってもよい。これは、入力シャフト２の運動が補機１０に付与されることを可能にする。

この目的のため、ギアボックス１は、基準軸５内に延在するメインシャフト３を有する。本明細書において、用語「軸方向」または「縦方向」は、この基準軸５に対して使用される。

メインシャフト３は、ＴＧＢとも称される、伝達ギアボックス６によって入力シャフト２に接続されている。この伝達ギアボックス６は、メインシャフトの入力軸４と基準軸５との間に角度伝達ができるようにし、これにより、駆動シャフトの回転運動がメインシャフトに付与されることを可能にする。この角度伝達は、第１円錐歯車および第１円錐鋸歯状ホイール１１によってなされる。第１円錐歯車および第１円錐鋸歯状ホイール１１は、入力軸４と基準軸５との間の所望の角度が調整されることを可能にする。好適な実施形態において、第１円錐鋸歯状ホイール１１は、メインシャフト３につながっている。

有利なことに、第１角度伝達は駆動シャフト２３と入力シャフト２との間でなされ、第２角度伝達は入力シャフト２とメインシャフト３との間でなされる。したがってメインシャフト３は、駆動シャフト２３とほぼ平行に延在する。

補機ギアボックス１はまた、メインシャフト３に結合された円錐歯車８も有する。回転運動は、補機１０に接続されて円錐歯車８と噛み合う、円錐鋸歯状ホイール９を通じて補機に伝達される。好適な実施形態において、円錐歯車８はメインシャフト３の周りに位置決めされる。円錐歯車８は、縦方向に、連続して位置決めされる。

有利なことに、少なくとも１つの円錐歯車８は、回転運動が２つの補機に同時に付与されることを可能にする。これを実現するために、前記円錐歯車は、２つの鋸歯状ホイール９と同時に噛み合う。

したがって各円錐歯車８は、回転運動が１つ以上の補機１０に同時に付与されることを可能にする。単一の円錐歯車８と噛み合う補機１０によって形成される角度は、ギアボックスに利用可能な空間に応じて選択可能である。各補機１０は、基準軸５の割線方向に延在する。こうして補機１０は、メインシャフト３の周りに放射状に延びる枝状部を形成する。

このためギアボックス１は、基準軸に対して放射状に延在する補機の１つ以上の群を収容することができ、これらの群は縦方向に分布する。特定の実施形態において、メインシャフト３は、単一の円錐歯車８および補機の単一の群のみを有することができる。

特定の設計において、メインシャフト３の少なくとも１つの末端２１には、「遠位補機」２２と称される補機が取り付け可能であり、「遠位駆動軸」と称されるその駆動軸は、基準軸５と同一直線上にある。

図３は、メインシャフト３がスパーピニオン１２を有し、基準軸５と平行な方向に延在するスパーピニオン１３を通じて追加補機１４に回転運動が付与されることを可能にする、別の実施形態を示す。特定の設計において、平行な軸を有するこれらの歯車１２、１３は、螺旋状であってもよい。

補機と結合された円錐鋸歯状ホイールに入力シャフトの運動を伝達するための中間要素として円錐歯車を有するメインシャフト３を使用することで、ギアボックスのアーキテクチャにさらなる可能性を許容する。実際、メインシャフトの存在は、ギアボックスの形状がターボ機械の中のギアボックスに利用可能な空間に適合するように設計されることを、可能にする。

図４は、全体的に円形の壁１５および全体的に回転対称形状の壁１６を有する、ターボ機械の一部を示す。壁１５は、ターボ機械の一次空気流、一般的には高圧空気流が流れる、一次流路を画定する。壁１６は、ターボ機械の二次空気流、一般的には低圧空気流が流れる、二次流路を画定する。壁１６は壁１５を包囲し、これら２つの壁の間に空間１７が画定されるようになっている。補機１０と歯車８および９の外形との間の角度は、ギアボックスがこの空間１７に入るように選択される。

本発明は当然ながら図面を参照して記載された実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく変形例が想起されることが可能である。

Claims (9)

1. 駆動シャフトと、
   航空機ターボ機械用の補機（１０）のギアボックス（１）と、
   を含むターボ機械であって、ギアボックス（１）は、
   駆動シャフトに回転運動が付与されたときに入力シャフトに回転運動が付与されるように、歯車によって駆動シャフトに接続された入力シャフトであって、駆動シャフトの方向の割線方向に延在する入力シャフトと、
   入力シャフトに接続された第１円錐歯車（２０）と、
   第１円錐歯車との角度伝達を形成する第１円錐鋸歯状ホイール（１１）であって、第１円錐鋸歯状ホイール（１１）は、１つ以上の円錐鋸歯状ホイール（９）によって１つ以上の補機（１０）に回転運動を付与することが可能な１つ以上の円錐歯車（８）と結合されたメインシャフト（３）に接続されており、メインシャフトは駆動シャフトの方向と平行な方向に延在し、補機はメインシャフトが延在する方向の割線方向に延在する、第１円錐鋸歯状ホイール（１１）と、
   を含む、ターボ機械。
2. メインシャフトが基準軸（５）内に延在し、メインシャフト（３）は遠位末端（２１）を含み、メインシャフトの遠位末端（２１）は遠位駆動軸内に延在する少なくとも１つの遠位補機（２２）に接続されており、遠位補機の遠位駆動軸はメインシャフトの基準軸と一致している、請求項１に記載のターボ機械。
3. メインシャフトが基準軸（５）内に延在し、メインシャフト（３）は、駆動軸内に延在する、追加補機（１４）の歯車（１３）と噛み合うスパーピニオン（１２）を含み、駆動軸はメインシャフト（３）の基準軸（５）と平行である、請求項１または２に記載のターボ機械。
4. 各円錐歯車（８）がメインシャフト（３）を包囲する、請求項１から３のいずれか一項に記載のターボ機械。
5. 少なくとも２つの円錐歯車（８）を含み、いずれの円錐歯車も、１つ以上の円錐鋸歯状ホイール（９）によって１つ以上の補機（１０）に回転運動を付与することができ、いずれの円錐歯車もメインシャフト（３）の周りに連続して位置決めされている、請求項１から４のいずれか一項に記載のターボ機械。
6. 一次空気流路および二次空気流路をさらに含み、ギアボックスが一次流路と二次流路との間に位置する、請求項５に記載のターボ機械。
7. ターボ機械がファン領域を含み、補機のギアボックス（１）がファン領域内に位置する、請求項４に記載のターボ機械。
8. ターボ機械がタービン領域を含み、補機のギアボックス（１）がタービン領域内に位置する、請求項４に記載のターボ機械。
9. ターボ機械がコア領域を含み、補機のギアボックス（１）がコア領域内に位置する、請求項４に記載のターボ機械。

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