JP2001317374A - ガスタービンエンジンの補機駆動ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンエンジンの補機駆動ユニットに
おいて、ギヤボックスに支持した補機駆動軸の外周面を
シールするシール部材の着脱を容易に行えるようにす
る。 【解決手段】 ギヤボックス１２の凹部１２ｇに嵌合す
るシール保持部材８６の第１フランジ８６ｂとギヤボッ
クス１２のフランジ１２ｈとの間にシール部材８８を保
持し、このシール部材８８で補機駆動軸３１の外周面を
シールする。シール保持部材８６の側面に形成した第２
フランジ８６ｃに工具を係合させてギヤボックス１２の
凹部１２ｇから抜き取ると、該凹部１２ｇ内にシール部
材８８が完全に露出するため、そのシール部材８８を短
時間で簡単に交換することができる。またシール保持部
材８６のＯリング支持溝８６ａに支持したＯリング８７
によって凹部１２ｇの内周面とシール保持部材８６との
間がシールされるので、そこからオイルが漏れるのを確
実に防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンエン
ジンのエンジンケーシングにギヤボックスを取り付け、
ギヤボックスに支持した補機駆動軸で補機を駆動する補
機駆動ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンエンジンの補機駆動ユニッ
トとして、例えば特開昭６０−１９２８３８号公報に記
載されたものが公知である。このガスタービンエンジン
はエンジンケーシングの外壁面に取り付けられた２個の
ギヤボックスを備えており、それぞれのギヤボックスは
エンジンケーシングの内部に設けた遊星歯車機構のリン
グギヤから駆動力を伝達されて複数の補機を駆動するよ
うになっている。

【０００３】ところで、かかるガスタービンエンジンの
補機駆動ユニットにおいて、ギヤボックスから外部に延
出する補機駆動軸の外周面とギヤボックスの軸孔の内周
面との間をシールするシール部材を、従来はギヤボック
スの軸孔に直接支持していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ギヤボ
ックスの軸孔にシール部材を直接支持すると、メンテナ
ンスのためにシール部材を着脱する場合に専用の工具が
必要になったり、焼きばめや冷しばめのような面倒な工
程が必要になって多くの作業時間を要するという問題が
あった。

【０００５】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、ガスタービンエンジンの補機駆動ユニットにおい
て、ギヤボックスに支持した補機駆動軸の外周面をシー
ルするシール部材の着脱を容易に行えるようにすること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明によれば、エンジンケー
シングに取り付けたギヤボックスの外壁面に開口する凹
部に、シール部材を保持するシール保持部材を着脱自在
に嵌合し、シール保持部材により保持したシール部材を
貫通してギヤボックスの外部に延出する補機駆動軸の軸
端部に補機を接続したガスタービンエンジンの補機駆動
ユニットであって、前記シール保持部材は、ギヤボック
スの凹部の内周面との間をシールするＯリングを保持す
るＯリング支持溝と、ギヤボックスの凹部の底壁と協働
してシール部材を軸方向に固定する第１フランジと、補
機駆動軸の軸端側の側面に形成されて工具が係合可能な
第２フランジとを備えたことを特徴とするガスタービン
エンジンの補機駆動ユニットが提案される。

【０００７】上記構成によれば、シール保持部材をギヤ
ボックスの凹部に嵌合した状態では、凹部の底壁とシー
ル保持部材の第１フランジとの間に第１シール部材を保
持して補機駆動軸の外周面を確実にシールすることがで
きる。またギヤボックスの外壁面に開口する凹部からシ
ール保持部材を抜き取るだけで該凹部内にシール部材が
完全に露出するため、そのシール部材を短時間で簡単に
交換することができる。またシール保持部材のＯリング
支持溝に支持したＯリングによって凹部の内周面とシー
ル保持部材との間がシールされるので、そこからオイル
が漏れるのを確実に防止することができる。しかもシー
ル保持部材の側面に第２フランジを形成したので、その
第２フランジに工具を係合させてシール保持部材をギヤ
ボックスの凹部から簡単に抜き取ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

【０００９】図１〜図９は本発明の一実施例を示すもの
で、図１はガスタービンエンジンの補機駆動ユニットの
正面図（図３の１−１線矢視図）、図２はガスタービン
エンジンの補機駆動ユニットの後面図（図３の２−２線
矢視図）、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の
要部拡大図、図５は図２の５−５線断面図、図６は図２
の６−６線断面図、図７は図６の工具挿入孔を蓋体で閉
塞した状態を示す図、図８は図３の８部拡大図、図９は
シール保持部材の斜視図である。

【００１０】図１〜図５に示すように、航空機用のガス
タービンエンジンＥは概略円筒状のエンジンケーシング
１１を備えており、そのエンジンケーシング１１の下部
外壁面に補機駆動ユニットＡが取り付けられる。補機駆
動ユニットＡはエンジンケーシング１１の外壁面に沿う
ように円弧状に湾曲したギヤボックス１２を備えてお
り、ギヤボックス１２の上面に形成した割り面１２ａが
エンジンケーシング１１の下面に突設した取付フランジ
１３の割り面１３ａに４本のボルト１４，１４，１５，
１５で固定される。エンジンケーシング１１の取付フラ
ンジ１３の割り面１３ａおよびギヤボックス１２の割り
面１２ａはガスタービンエンジンＥの回転軸（コンプレ
ッサ軸あるいはタービン軸）の軸線に対して平行な平面
から構成されており、その前部において取付フランジ１
３の板状の取付部１３ｂを下向きに貫通するボルト１
４，１４をギヤボックス１２の割り面１２ａに螺合し、
その後部においてギヤボックス１２の板状の取付部１２
ｂを上向きに貫通するボルト１５，１５を取付フランジ
１３の割り面１３ａに螺合することにより、補機駆動ユ
ニットＡがエンジンケーシング１１に固定される。この
とき、ギヤボックス１２の割り面１２ａおよび取付フラ
ンジ１３の割り面１３ａ間に位置決め用のノックピン２
３…が装着される。

【００１１】ガスタービンエンジンＥの軸線上に配置さ
れた回転軸であるコンプレッサ軸（図示せず）により駆
動されるラジアルドライブ軸１６は、その半径方向外端
が後方に偏倚することにより前記軸線から後下方に斜め
に延びている。ギヤボックス１２の割り面１２ａの中央
にギヤハウジング１７がボルト１８…で固定されてお
り、駆動ベベルギヤ１９が割り面１２ａの中央に設けた
ボールベアリング２０とギヤハウジング１７に設けたロ
ーラベアリング２１とによって回転自在に支持される。
そしてラジアルドライブ軸１６の下端が駆動ベベルギヤ
１９にスプライン結合２２される。

【００１２】ギヤボックス１２をエンジンケーシング１
１の取付フランジ１３に結合するには、図５においてギ
ヤボックス１２をラジアルドライブ軸１６と平行な矢印
ａ方向に斜めに上昇させ、駆動ベベルギヤ１９をラジア
ルドライブ軸１６の下端にスプライン結合２２する。そ
して最後にギヤボックス１２を真上に向けて矢印ｂ方向
に移動させ、ノックピン２３…をギヤボックス１２の割
り面１２ａおよび取付フランジ１３の割り面１３ａに係
合させる。このとき、ラジアルドライブ軸１６が矢印
ｃ，ｃ′方向に僅かにこじられるが、上端を支持された
ラジアルドライブ軸１６の下端は矢印ｃ，ｃ′方向に若
干撓むことができるため、組付けに支障はない。

【００１３】以上のように、ギヤボックス１２の割り面
１２ａおよび取付フランジ１３の割り面１３ａをコンプ
レッサ軸の軸線と平行に配置したので、エンジンケーシ
ング１１の下面とギヤボックス１２の前部上面との距離
Ｈ（図５参照）を短縮し、ギヤボックス１２をエンジン
ケーシング１１にできるだけ接近させてガスタービンエ
ンジンＥ全体をコンパクト化することができる。その理
由は、従来のようにギヤボックス１２の割り面１２ａお
よび取付フランジ１３の割り面１３ａを前傾したラジア
ルドライブ軸１６に直交するように形成すると、両割り
面１２ａ，１３ａの後部の高さ（ボルト１５，１５の位
置）を無闇に高くできないことから、両割り面１２ａ，
１３ａの前部の高さ（ボルト１４，１４の位置）が必然
的に低くなり、そのために取付フランジ１３が厚くなっ
て前記距離Ｈが増加してしまうからである。

【００１４】ギヤボックス１２には第１補機駆動軸３
１、第２補機駆動軸３２、第３補機駆動軸３３および第
４補機駆動軸３４が、その長手方向を前後方向に（コン
プレッサ軸の軸線と平行に）に向け、かつ左右方向（エ
ンジンケーシング１１の円周方向）に所定距離だけ離間
してエンジンケーシング１１の下部外壁面に沿うように
配置される。

【００１５】ギヤボックス１２にボールベアリング３５
およびローラベアリング３６で支持された第１補機駆動
軸３１は被動ベベルギヤ３７および第１スパーギヤ３８
を備えており、被動ベベルギヤ３７はラジアルドライブ
軸１６に結合された駆動ベベルギヤ１９に噛合する。ま
たギヤボックス１２に一対のローラベアリング３９，４
０で支持された第２補機駆動軸３２は第２スパーギヤ４
１を備えており、この第２スパーギヤ４１は第１補機駆
動軸３１の第１スパーギヤ３８に噛合する。またギヤボ
ックス１２に一対のローラベアリング４２，４３で支持
された第３補機駆動軸３３は、前記第１補機駆動軸３１
の第１スパーギヤ３８に噛合する第３スパーギヤ４４を
備えるとともに、ギヤボックス１２に一対のローラベア
リング４５，４６で支持された第４補機駆動軸３４は、
前記第３補機駆動軸３３の第３スパーギヤ４４に噛合す
る第４スパーギヤ４７を備える。

【００１６】従って、コンプレッサ軸の駆動力はラジア
ルドライブ軸１６の駆動ベベルギヤ１９→第１補機駆動
軸３１の被動ベベルギヤ３７→第１補機駆動軸３１の第
１スパーギヤ３８→第２補機駆動軸３２の第２スパーギ
ヤ４１の経路で伝達され、第１補機駆動軸３１および第
２補機駆動軸３２を駆動する。また第１補機駆動軸３１
の駆動力は、その第１スパーギヤ３８→第３補機駆動軸
３３の第３スパーギヤ４４→第４補機駆動軸３４の第４
スパーギヤ４７の経路で伝達され、第３補機駆動軸３３
および第４補機駆動軸３４を駆動する。

【００１７】ギヤボックス１２の前面には補機としての
スタータモータ５１および油圧ポンプ５２が取り付けら
れ、ギヤボックス１２の後面には補機としての燃料ポン
プ５３およびオイルポンプ５４が取り付けられる。スタ
ータモータ５１は第１補機駆動軸３１により駆動され、
油圧ポンプ５２は第４補機駆動軸３４により駆動され
る。また燃料ポンプ５３は第３補機駆動軸３３により駆
動され、オイルポンプ５４は第２補機駆動軸３２により
駆動される。

【００１８】スタータモータ５１はガスタービンエンジ
ンＥの始動時に第１補機駆動軸３１およびラジアルドラ
イブ軸１６を介してエンジンＥのコンプレッサ軸を駆動
するためのもので、そのモータ軸５５は第１補機駆動軸
３１の前端にスプライン結合される。尚、ガスタービン
エンジンＥの始動後は、スタータモータ５１はガスター
ビンエンジンＥにより駆動されてジェネレータとして機
能する。

【００１９】油圧ポンプ５２は機体の各種油圧装置を作
動させる油圧を発生させるもので、ギヤボックス１２の
前面にアダプタ５６を介して取り付けられ、そのポンプ
軸５７は第４補機駆動軸３４の前端にスプライン結合さ
れる。

【００２０】第４補機駆動軸３４には、エアーを含むオ
イルからオイルだけを分離するオイル分離器５８が設け
られる。中空に形成された第４補機駆動軸３４にはエア
ー入口開口３４ａ…およびエアー出口開口３４ｂが形成
されており、放射状に配置された多数のベーン５９ａ…
を備えたロータ５９がエアー入口開口３４ａ…の周囲を
囲むように取り付けられる。エアーを含むオイルがロー
タ５９のベーン５９ａ…に接触すると、オイルが遠心力
が半径方向外側にはね飛ばされ、エアーだけがエアー入
口開口３４ａ…、第４補機駆動軸３４の内部空間、エア
ー出口開口３４ｂおよびエアー排出管６０を経てギヤボ
ックス１２の外部に排出される。

【００２１】燃料ポンプ５３はガスタービンエンジンＥ
に燃料を供給するためのもので、そのポンプ軸６１は第
３補機駆動軸３３の後端にスプライン結合される。

【００２２】燃料ポンプ５３の前部、すなわちギヤボッ
クス１２との結合部の近傍に、ステータおよびロータを
有するジェネレータ６２が設けられる。ステータは燃料
ポンプ５３のケーシング６３の内面に固定されており、
コア６４およびその外周に巻回されたコイル６５から構
成され、またロータは第３補機駆動軸３３の外周に固定
された複数のマグネット６６…から構成される。

【００２３】オイルポンプ５４はガスタービンエンジン
Ｅおよびギヤボックス１２の各部を潤滑するオイルを供
給するためのもので、何れも外接型ギヤポンプから構成
されるギヤボックススカベンジポンプ６７と、エンジン
スカベンジポンプ６８と、フィードポンプ６９とを備え
ている。ギヤボックススカベンジポンプ６７およびエン
ジンスカベンジポンプ６８は共通の駆動ポンプ軸７０お
よび被動ポンプ軸７１を備え、またフイードポンプ６９
は専用の駆動ポンプ軸７２および被動ポンプ軸７３を備
えており、前者の駆動ポンプ軸７０の前端を第２補機駆
動軸３２の後端にスプライン結合し、かつ前者の駆動ポ
ンプ軸７０の後端を後者の駆動ポンプ軸７２の前端にス
プライン結合することにより、第２補機駆動軸３２で３
セットのポンプ６７，６８，６９を駆動するようになっ
ている。

【００２４】第４スパーギヤ４７のギヤ歯に対向する２
個の速度センサ７４，７４がギヤボックス１２に支持さ
れており、それら速度センサ７４，７４はコネクタ７
５，７５を介して制御装置に接続される。

【００２５】尚、図１における符号１２ｃはスタータモ
ータ５１が取り付けられるギヤボックス１２の座面であ
り、符号５６ａは油圧ポンプ５２が取り付けられるアダ
プタ５６の座面である。また図２における符号１２ｄは
燃料ポンプ５３が取り付けられるギヤボックス１２の座
面であり、符号１２ｅはオイルポンプ５４が取り付けら
れるギヤボックス１２の座面である。

【００２６】図２および図６に示すように、ギヤボック
ス１２の後面右側に工具挿入孔１２ｆが形成される。ク
ランク状の工具８１の先端にはジャーナル８１ａおよび
ギヤ８１ｂが形成されており、ジャーナル８１ａをギヤ
ボックス１２の工具挿入孔１２ｆに挿入すると、ギヤ８
１ｂが第４スパーギヤ４７に噛合する。従って、工具８
１を手動で回転させると、ギヤ８１ｂの回転が第４スパ
ーギヤ４７→第３スパーギヤ４４→第１スパーギヤ３８
→被動ベベルギヤ３７→駆動ベベルギヤ１９→ラジアル
ドライブ軸１６を経てガスタービンエンジンＥのコンプ
レッサ軸を回転させるため、ファイバースコープを使用
してコンプレッサブレードの目視検査を行うことができ
る。

【００２７】このように、ギヤボックス１２に予め形成
した工具挿入孔１２ｆに工具８１を挿入してギヤボック
ス１２の補機駆動軸３１〜３４を回転させるので、何れ
かの補機５１，５２，５３，５４をギヤボックス１２か
ら取り外し、露出した補機駆動軸３１〜３４の軸端部に
工具を挿入して回転させる必要がなくなり、メンテナン
ス性が大幅に向上する。尚、工具８１の不使用時には、
ギヤボックス１２の工具挿入孔１２ｆは蓋体８２を２本
のボルト８３，８３で固定することにより閉鎖される
（図７参照）。

【００２８】図１および図４から明らかなように、油圧
ポンプ５２をギヤボックス１２に支持するためのアダプ
タ５６は円形のフランジ５６ｂを備えており、このフラ
ンジ５６ｂを貫通する６本のボルト８４…でアダプタ５
６がギヤボックス１２に固定される。従って、油圧ポン
プ５２が４本のボルト８５…で固定される正方形の座面
５６ａの大きさだけが異なる複数のアダプタ５６を用意
しておき、そのうちから任意のアダプタ５６を選択して
使用すれば、ギヤボックス１２そのものを設計変更する
ことなく種々の大きさの油圧ポンプ５２を装着すること
ができ、汎用性が高められる。

【００２９】図８および図９から明らかなように、ギヤ
ボックス１２にスタータモータ５１を支持する座面１２
ｃの内側に円形の凹部１２ｇが形成されており、この凹
部１２ｇに環状のシール保持部材８６が嵌合する。シー
ル保持部材８６は外周面にＯリング支持溝８６ａを備
え、内周面に半径方向内側に突出する第１フランジ８６
ｂを備え、第１補機駆動軸３１の軸端側に位置する側面
に半径方向外側に突出する第２フランジ８６ｃを一体に
備える。シール保持部材８６のＯリング支持溝８６ａに
は凹部１２ｇの内周面との間をシールするＯリング８７
が支持され、またシール保持部材８６の第１フランジ８
６ｂとギヤボックス１２のフランジ１２ｈとの間に第１
補機駆動軸３１との軸端部外周をシールするシール部材
８８が支持される。ギヤボックス１２の座面１２ｃに固
定されたスタータモータ５１に一体に形成した環状の凸
部５１ａがギヤボックス１２の凹部１２ｇに嵌合してお
り、この凸部５１ｇの先端と凹部１２ｇの底壁との間に
シール保持部材８６が挟まれて抜け止めされる。

【００３０】従って、シール部材８８をメンテナンスす
るには、スタータモータ５１をギヤボックス１２から取
り外した後に、シール保持部材８６の第２フランジ８６
ｃに工具を引っかけて凹部１２ｇから引き出せば、シー
ル部材８８が凹部１２ｇ内に完全に露出するため、専用
の工具等を必要とせずにシール部材８８を簡単に着脱す
ることができる。これにより、シール保持部材８６を用
いずにギヤボックス１２にシール部材８８を直接支持し
た場合に比べて、作業性が大幅に向上する。しかもスタ
ータモータ５１の凸部５１ａを利用してシール保持部材
８６を抜け止めするので、サークリップ等の特別の抜け
止め部材が不要になって部品点数が削減される。

【００３１】またギヤボックス１２に、その凹部１２ｇ
に臨むオイル溝１２ｉを形成することにより、ローラベ
アリング３６とシール部材８８とに挟まれた空間にオイ
ルを供給して該ローラベアリング３６の潤滑効果を高め
ることができる。このとき、シール保持部材８６がオイ
ル溝１２ｉの壁面の一部を構成するので、そのオイル溝
１２ｉの加工が容易になる。

【００３２】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。

【００３３】例えば、実施例では第１補機駆動軸３１の
スタータモータ５１側の軸端部に本発明を適用している
が、本発明は他の任意の補機駆動軸の任意の軸端部に適
用することができる。

【００３４】また実施例ではスタータモータ５１の凸部
５１ａでシール保持部材８６を抜け止めしているが、サ
ークリップ等の任意の手段でシール保持部材８６を抜け
止めすることができる。

【００３５】またシール保持部材８６の第１フランジ８
６ｂおよび第２フランジ８６ｃは必ずしも３６０°に亘
って形成する必要はなく、第１フランジ８６ｂはシール
部材８８を軸方向に保持できれば良く、第２フランジ８
６ｃは工具が係合できれば良い。

【００３６】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、シール保持部材をギヤボックスの凹部に嵌合
した状態では、凹部の底壁とシール保持部材の第１フラ
ンジとの間に第１シール部材を保持して補機駆動軸の外
周面を確実にシールすることができる。またギヤボック
スの外壁面に開口する凹部からシール保持部材を抜き取
るだけで該凹部内にシール部材が完全に露出するため、
そのシール部材を短時間で簡単に交換することができ
る。またシール保持部材のＯリング支持溝に支持したＯ
リングによって凹部の内周面とシール保持部材との間が
シールされるので、そこからオイルが漏れるのを確実に
防止することができる。しかもシール保持部材の側面に
第２フランジを形成したので、その第２フランジに工具
を係合させてシール保持部材をギヤボックスの凹部から
簡単に抜き取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガスタービンエンジンの補機駆動ユニットの正
面図（図３の１−１線矢視図）

【図２】ガスタービンエンジンの補機駆動ユニットの後
面図（図３の２−２線矢視図）

【図３】図２の３−３線断面図

【図４】図３の要部拡大図

【図５】図２の５−５線断面図

【図６】図２の６−６線断面図

【図７】図６の工具支持孔を蓋体で閉塞した状態を示す
図

【図８】図３の８部拡大図

【図９】シール保持部材の斜視図

【符号の説明】

１１ エンジンケーシング １２ ギヤボックス １２ｇ 凹部 ３１ 第１補機駆動軸（補機駆動軸） ５１ スタータモータ（補機） ８６ シール保持部材 ８６ａ Ｏリング支持溝 ８６ｂ 第１フランジ ８６ｃ 第２フランジ ８７ Ｏリング ８８ シール部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンケーシング（１１）に取り付け
   たギヤボックス（１２）の外壁面に開口する凹部（１２
   ｇ）に、シール部材（８８）を保持するシール保持部材
   （８６）を着脱自在に嵌合し、シール保持部材（８６）
   により保持したシール部材（８８）を貫通してギヤボッ
   クス（１２）の外部に延出する補機駆動軸（３１）の軸
   端部に補機（５１）を接続したガスタービンエンジンの
   補機駆動ユニットであって、 前記シール保持部材（８６）は、ギヤボックス（１２）
   の凹部（１２ｇ）の内周面との間をシールするＯリング
   （８７）を保持するＯリング支持溝（８６ａ）と、ギヤ
   ボックス（１２）の凹部（１２ｇ）の底壁と協働してシ
   ール部材（８８）を軸方向に固定する第１フランジ（８
   ６ｂ）と、補機駆動軸（３１）の軸端側の側面に形成さ
   れて工具が係合可能な第２フランジ（８６ｃ）と、を備
   えたことを特徴とするガスタービンエンジンの補機駆動
   ユニット。