JP2001317376A - 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】 補機としてのオイルポンプを備えたガスター
ビンエンジンの補機駆動ユニットにおいて、オイルフィ
ルターやオイルクーラーのような潤滑装置を合理的に配
置して油路の簡素化およびエンジン全体の小型化を図
る。 【解決手段】 エンジンケーシング１１に支持したギヤ
ボックス１２に、エンジンＥに潤滑用のオイルを供給す
るオイルポンプと、オイルを濾過するオイルフィルター
８２と、空気または燃料との間で熱交換を行ってオイル
を冷却するオイルクーラー８３とを設ける。ギヤボック
ス１２にオイルポンプ、オイルフィルター８２およびオ
イルクーラー８３を纏めて配置したことにより、それら
を接続する油路の長さを最小限に抑え、またギヤボック
ス１２の外部に取り回す配管を減少させてエンジンＥ全
体の小型化を図ることができる。

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】ところでエンジンの被潤滑部を潤滑して温
度上昇したオイルは、スカベンジポンプでオイルタンク
に戻された後にフィードポンプで加圧され、オイルフィ
ルターおよびオイルクーラーを通過して再びエンジンに
供給される。従来のガスタービンエンジンは、オイルフ
ィルターやオイルクーラーのような潤滑装置が、オイル
ポンプが設けられた補機駆動ユニットと別体に配置され
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オイル
フィルターやオイルクーラーのような潤滑装置が補機駆
動ユニットと別体に配置されていると、補機駆動ユニッ
トに設けたオイルポンプと潤滑装置とを接続する油路が
複雑になり、配管の取り回しが面倒になるだけでなくエ
ンジン全体が大型化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、補機としてのオイルポンプを備えたガスタービンの
補機駆動ユニットにおいて、オイルフィルターやオイル
クーラーのような潤滑装置を合理的に配置して油路の簡
素化およびエンジン全体の小型化を図ることを目的とす
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に少なくともオイルポ
ンプを含む補機類を支持し、これら補機類をギヤボック
スに支持した補機駆動軸で駆動するガスタービンエンジ
ンの補機駆動ユニットにおいて、ギヤボックスに少なく
ともオイルフィルターおよびオイルクーラーを含む潤滑
装置を支持し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、少なくともオイルポン
プを含む補機類を支持するギヤボックスに、少なくとも
オイルフィルターおよびオイルクーラーを含む潤滑装置
を支持したので、オイルポンプ、オイルフィルターおよ
びオイルクーラーをギヤボックスに纏めて配置して油路
の長さを最小限に抑え、またギヤボックスの外部に取り
回す配管を減少させてエンジン全体の小型化を図ること
ができる。

【０００８】また請求項２に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、前記補機類は燃料を供給する
燃料ポンプを含み、前記オイルクーラーは前記燃料とオ
イルとの間で熱交換を行う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。

【０００９】上記構成によれば、オイルクーラーは燃料
とオイルとの間で熱交換を行うので、オイルを効果的に
冷却することができるだけでなく、燃料を予熱してエン
ジンの出力向上に寄与することができる。しかもギヤボ
ックスに燃料ポンプとオイルクーラーとが設けられてい
るので、燃料をオイルクーラーに供給する燃料通路の長
さを最小限に抑えることができる。

【００１０】

【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。

【００１１】図１〜図７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１
の６方向矢視図、図７は図６の７−７線断面図、図８は
エンジンの潤滑系の回路図である。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】次に、図８に基づいてガスタービンエンジ
ンＥの潤滑系を説明する。

【００２９】オイルタンク８１に貯留されたオイルはオ
イルポンプ５４のフィードポンプ６９で加圧され、オイ
ルフィルター８２およびオイルクーラー８３を通過して
ガスタービンエンジンＥの被潤滑部に供給される。ガス
タービンエンジンＥの被潤滑部の潤滑を終えたオイル
は、オイルポンプ５４のエンジンスカベンジポンプ６８
でオイルタンク８１に戻される。オイルフィルター８２
にはそれをバイパスするバイパスバルブ８４が設けら
れ、オイルクーラー８３にはそれをバイパスするバイパ
スバルブ８５が設けられる。フィードポンプ６９に並列
に接続されたリリーフバルブ８６は、フィードポンプ６
９の下流側の油圧が設定値を上回ると開弁し、ガスター
ビンエンジンの被潤滑部に供給されるオイルの圧力を一
定値に保持する。オイルクーラー８３の下流側には、オ
イルの圧力を検出する油圧センサ８７とオイルの温度を
検出する油温センサ８８とが設けられる。

【００３０】図１、図２、図６および図７から明らかな
ように、オイルポンプ５４が設けられた補機駆動ユニッ
トＡの左側部にはオイルフィルター８２およびオイルク
ーラー８３が近接して配置される。ギヤボックス１２に
形成された座面１２ｆ，１２ｇにはオイルクーラー８３
が取り付けられており、オイルフィルター８２を出たオ
イルはギヤボックス１２に形成した油路Ｐ１および座面
１２ｆを経てオイルクーラー８３に供給され、そこで冷
却媒体と熱交換して冷却されたオイルは、座面１２ｇ、
ギヤボックス１２に形成した油路Ｐ２および図示せぬ継
ぎ手が結合される座面１２ｈを経てガスタービンエンジ
ンＥに供給される。尚、図６に示す２つの座面１２ｉ，
１２ｊには、前記油圧センサ８７および油温センサ８８
が取り付けられる。

【００３１】以上のように、オイルポンプ５４が設けら
れたギヤボックス１２に潤滑装置としてのオイルフィル
ター８２およびオイルクーラー８３を設けたので、オイ
ルポンプ５４をオイルフィルター８２およびオイルクー
ラー８３に接続する油路をギヤボックス１２の内部に形
成することが可能となり、ギヤボックス１２の外部に配
管する場合に比べて油路の構成が簡素化されるだけでな
く、ガスタービンエンジン全体の小型化に寄与すること
ができる。

【００３２】オイルクーラー８３において高温のオイル
との間で熱交換する冷却媒体としては空気あるいは燃料
を用いることが可能であるが、本実施例では燃料が冷却
媒体として採用される。ギヤボックス１２には燃料ポン
プ５３が設けられているため、この燃料ポンプ５３から
オイルクーラー８３に燃料を導く通路の長さを最小限に
抑えることができ、しかも高温のオイルとの熱交換で燃
料を予熱してガスタービンエンジンＥの出力向上に寄与
することができる。

【００３３】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。

【００３４】例えば、補機は実施例のスタータモータ５
１、油圧ポンプ５２、燃料ポンプ５３およびオイルポン
プ５４に限定されず、補機駆動軸の本数も実施例の４本
に限定されるものではない。

【００３５】

【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、少なくともオイルポンプを含む補機類を支持
するギヤボックスに、少なくともオイルフィルターおよ
びオイルクーラーを含む潤滑装置を支持したので、オイ
ルポンプ、オイルフィルターおよびオイルクーラーをギ
ヤボックスに纏めて配置して油路の長さを最小限に抑
え、またギヤボックスの外部に取り回す配管を減少させ
てエンジン全体の小型化を図ることができる。

【００３６】また請求項２に記載された発明によれば、
オイルクーラーは燃料とオイルとの間で熱交換を行うの
で、オイルを効果的に冷却することができるだけでな
く、燃料を予熱してエンジンの出力向上に寄与すること
ができる。しかもギヤボックスに燃料ポンプとオイルク
ーラーとが設けられているので、燃料をオイルクーラー
に供給する燃料通路の長さを最小限に抑えることができ
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１の６方向矢視図

【図７】図６の７−７線断面図

【図８】エンジンの潤滑系の回路図

【符号の説明】

１１ エンジンケーシング １２ ギヤボックス ３１ 第１補機駆動軸（補機駆動軸） ３２ 第２補機駆動軸（補機駆動軸） ３３ 第３補機駆動軸（補機駆動軸） ３４ 第４補機駆動軸（補機駆動軸） ５１ スタータモータ（補機類） ５２ 油圧ポンプ（補機類） ５３ 燃料ポンプ （補機類） ５４ オイルポンプ（補機類） ８２ オイルフィルター ８３ オイルクーラー

Claims (2)

【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）に少なくともオイルポンプ（５
   ４）を含む補機類（５１〜５４）を支持し、これら補機
   類（５１〜５４）をギヤボックス（１２）に支持した補
   機駆動軸（３１〜３４）で駆動す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（１２）に少なくともオイルフィルター
   （８２）およびオイルクーラー（８３）を含む潤滑装置
   を支持し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。
2. 【請求項２】 前記補機類（５１〜５４）は燃料を供給
   する燃料ポンプ（５３）を含み、前記オイルクーラー
   （８３）は前記燃料とオイルとの間で熱交換を行うこと
   を特徴とする、請求項１に記載のガスタービンエンジン
   の補機駆動ユニット。