JP2012520410A - 遊星歯車列による一対の二重反転プロペラ用の駆動機構 - Google Patents

Abstract

遊星歯車（１６）と、２つのプロペラを回転駆動する遊星ピニオン歯車（１４）とリング（１０）とを備える遊星歯車列（１７）とを駆動するタービン（１８）が、タービン支持シャフト（１９）自体ではなく、タービン支持シャフトを取り囲む可撓性スリーブ（２２２）によって遊星歯車に接続され、シャフト（１９）と当接する限界停止位置で可撓性アセンブリを実現し、アセンブリが緩むことなく、または間隙がなくなった後（２７）の限界停止の状態によりスリーブが破損することなく、遊星歯車列に加わる寄生内力を制限する。

Description

本発明の主題は、遊星歯車列による一対の二重反転プロペラの駆動機構である。

二重反転プロペラはすでに知られており、また燃費削減のために近い将来の航空機での使用が想定される。プロペラへの動力伝達装置は、遊星歯車列を含むことができる。出力タービン（低圧）は、遊星歯車列の一部を形成する遊星歯車（太陽歯車）を回転させるシャフトを回転させる。遊星歯車自体は、プロペラの１つのシャフトに接続される衛星歯車と遊星ピニオンケージとを駆動する。遊星歯車はさらに、衛星歯車と噛合し、他のプロペラのシャフトに接続される内歯付き外側リングを備える。したがって、歯車比を賢明に選択することで、所要の速度比で互いに逆方向にプロペラを回転することができる。このような構造は米国特許第４８１７３８２号明細書に記載されているが、欧州特許出願公開第１８８７１９９号明細書には、遊星歯車列の遊星ピニオンケージが、歯車列における変形を吸収し応力を低減する可撓性ジョイントによって回転シャフトの端部で支持される構造について記載されている。

米国特許第４８１７３８２号明細書 欧州特許出願公開第１８８７１９９号明細書

遊星歯車列の利点はコンパクトであることであるが、遊星歯車列の歯を損傷させる可能性のある強い力が遊星歯車列にかかる。本発明の主な目的は、これらの力を低減して、これらの力が実質的にはトランスミッションに必要な駆動トルクを伝達すると同時に、歯付きホイールのずれにより引き起こされるような寄生力を低減することである。しかし、その構造は、いくつかの条件下で加えられる強い力に抵抗するものでなければならない。

この２つの要件は、一般には、一対の二重反転プロペラ、駆動タービン、タービンに接続されるシャフト、およびタービンにより駆動される中央遊星歯車とプロペラの１つを駆動し遊星歯車と噛合する衛星歯車に取り付けられる遊星ピニオンケージと衛星歯車と噛合し外側プロペラを駆動する外側リングとを有する遊星歯車列を備えるトランスミッションを備える機構であって、タービンに接続され、かつ遊星歯車を駆動するために遊星歯車に接続されるスリーブを備え、スリーブがシャフトによって取り囲まれ、シャフトよりも曲げやすいことを特徴とする機構に関する本発明で満たされる。

可撓性スリーブは、ケーシング上でタービンロータを支持するタービンシャフトの代わりに遊星歯車を支持するのに使用され、このスリーブは、遊星歯車によって抵抗される半径方向力による軸の位置の変動に耐える。このことが、遊星歯車列で生じる力を低減する。しかしながら、固定タービンシャフトと可撓性スリーブとの間の間隙が小さいので、トランスミッションに強い力が加えられたときにスリーブがシャフトと接触して止まる位置がある。このことが、第１にスリーブの破損により、機構の正確な動作を妨げ、さらには機構の破壊を引き起こす可能性のある過度の撓みを防ぎ、時々生じる可能性のある強い力は剛性のある丈夫なタービンシャフトに伝達される。

これは、スラスト接触がなされるときに、タービンシャフトがより安定的に支持でき、タービンシャフトを越えた部分のスリーブの片持ち状態が解消されるほど長ければ、有利である。したがって、タービンシャフトの２つの支持軸受間の間隔は、軸受の一方と遊星歯車との間の間隔より大きくなる。

以下の理由から、本発明の構造は欧州特許出願公開第１８８７１９９号明細書に記載の構造より優れている。第１に、上記の文献の可撓性ジョイントより長い本発明のスリーブにより、より大きな動きが得られ、ひいてはより十分な可撓性が得られ、内力をより低減することができるため、第２に、間隙が小さくなるとタービンシャフトによる支持が動きを明確に制限すると同時に、スリーブの過度の変形を防ぐため、最後に、タービンシャフトのスリーブの構造により、遊星歯車列を近い方のシャフト支持軸受の近距離に配置することができ、このことがサイズと片持ち状態を低減するが、上記の文献に記載の歯車列は可撓性ジョイントが設置できるように軸受の前方のさらに離れた位置にあるためである。

スリーブは、タービンへの接続部の一端で半円の湾曲部を形成するときに、または、スリーブの軸方向から４５°の角度に向けられた長円形の開口部を有する部分を備える場合に、十分に可撓性が得られる。この部分はスリーブを局所的に弱化させ、そのことでスリーブがより曲げやすくなると同時に所要のトルクを伝達できるようにねじり強さを維持することができる。陥凹部分は、湾曲部がある場合、湾曲部とスリーブの主接触面の１つとの接合部に配置され得る。

リングに接続されるシャフトが遊星ピニオンケージに接続されるシャフトより高い可撓性を有する場合、遊星歯車列における力はさらに低減されることができる。遊星ピニオンケージに接続されるアセンブリは、比較的剛性があり、遊星歯車アセンブリと比較的可撓性を有するリングアセンブリとの間（これらはそれぞれに加えられる力に応じて別々に変形する）に配置される。

次に、添付図面を参照して本発明を説明する。

本発明の機構の全体図である。 遊星歯車列の周囲のレイアウト図である。 遊星歯車列の正面図である。 可撓性スリーブの特定の部分を示す図である。

図１および図２について参照する。本発明が一部をなすエンジンは、同じＸ軸を中心として回転する構造の２つのプロペラ１、２を備える。上流側プロペラ１は第１の中空シャフト３に取り付けられ、下流側プロペラ２は第２の中空シャフト４に取り付けられる。第１の中空シャフト３は、一対の軸受６、７を介して固定ケーシング５上で支持され、ケーシングを越えてコルゲーション９を有する円錐形スリーブ８へと伸び、内側に形成された歯を有するリング１０で終端する。第２の中空シャフト４は、２つの軸受１１、１２を介して第１の中空シャフト３によって支持され、第１の円錐形スリーブ８の内側にあって遊星ピニオンケージ１４に接続された第２の円錐形スリーブ１３へと伸びる。遊星ピニオンケージ１４は、外側でリング１０と噛合し内側で遊星（または太陽）歯車１６と噛合する円に沿って配置された衛星歯車１５を有する。アセンブリは、図３に示されるように、従来の遊星歯車列１７を形成する。

低圧タービン１８は、固定ケーシング５の反対側に配置される。低圧タービン１８は、２つの軸受２０、２１を使用して固定ケーシング５上でタービンを支持するタービンシャフト１９である第３の中空シャフトを備える。タービンシャフト１９は、遊星歯車１６の近くに伸びるが、遊星歯車１６とは離れており、遊星歯車１６と近い方の軸受２１との間隙は２つの軸受２０、２１間の間隔より小さい。可撓性スリーブ２２は、タービン１８のロータに接続することで、遊星歯車１６を駆動する。可撓性スリーブ２２は、タービンシャフト１９への接続部から近くで半円の湾曲部２３を介してタービン１８に接続される。可撓性スリーブ２２の主要部分は、タービンシャフト１９によって取り囲まれ、タービンシャフト１９を越えて第３の端部２５まで伸びて遊星歯車１６の支持体として働く基本的に円筒状の接触面２４である。可撓性スリーブ２２には、湾曲部２３と接触面２４との接合部に長円形の開口部２６が形成され、図４に最もはっきりと示されるように、開口部の延長の向きは、すべての回転部品（衛星歯車１５を除く）の回転軸に対応する機構のＸ軸方向に対して４５°の角度である。スリーブ２２は、十分に薄いので可撓性であるが、特に、切り欠きがある部分で曲がる。

機構の動作は、以下の通りである。タービン１８が可撓性スリーブ２２を介して遊星歯車１６を駆動し、遊星歯車１６が所定の速度で遊星ピニオンケージ１４とリング１０、次にプロペラ２、１を回転させる。可撓性スリーブ２２は、遊星歯車１６に半径方向に沿って不平衡力がかけられたときに曲がることができる。同様に、第１の円錐形スリーブ８は、半径方向に沿って不平衡力がリング１０に加えられたときに、コルゲーション９の位置で曲がることができる。しかしながら、第２の中空シャフト４と第２の円錐形スリーブ１３とを介した遊星ピニオンケージ１４のプロペラ２への取付けは堅く、遊星歯車列１７が柔軟になり過ぎるのを防ぐ。円錐形スリーブ２２とタービンシャフト１９との間の間隙２７は、遊星ギア１６に近い軸受２１の位置で小さく、このことが可撓性スリーブ２２に加えられる可能性のある変形を適正値まで抑え、特に、可撓性スリーブ２２が破損するのを防ぎ、遊星歯車列１７が緩み過ぎるのを防ぐ。可撓性スリーブ２２はタービンシャフト１９と同じ速度で回転するので、摩擦を生じないこのスラスト状態の影響が全くない。

Claims (6)

1. 一対の二重反転プロペラ（１、２）、駆動タービン（１８）、タービンに接続され、２つの軸受（２０、２１）を介して固定ケーシング（５）上でタービン（１８）を支持するシャフト（１９）、タービンにより駆動される中央遊星歯車（１６）とプロペラ（２）の１つを駆動し遊星歯車（１６）と噛合する衛星歯車（１５）に取り付けられる遊星ピニオンケージ（１４）と衛星歯車（１５）と噛合し外側プロペラ（１）を駆動する外側リングとを有する遊星歯車列（１７）を備えるトランスミッションを備える機構であって、タービン（１８）に接続され、かつ遊星歯車（１６）を駆動するために遊星歯車（１６）に接続されるスリーブ（２２）を備え、スリーブ（２２）がシャフト（１９）によって取り囲まれ、シャフト（１９）から間隙（２７）だけ離され、シャフトよりも曲げやすいことと、軸受（２０、２１）の一方と遊星歯車との間の間隔が２つの軸受（２０、２１）間の間隔より小さいこととを特徴とする、機構。
2. スリーブ（２２）が、タービンへの接続部の一端に半円の湾曲部（２３）を形成することを特徴とする、請求項１に記載の機構。
3. スリーブ（２２）のＸ軸方向から角度４５°に向けられた長円形の開口部（２６）を有する部分を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の機構。
4. 前記部分が、スリーブの基本的に円筒状の主接触面（２４）において、タービンへの接続部から離れた湾曲部（２３）との接合部に位置することを特徴とする、請求項２および３に記載の機構。
5. リングを前記他方のプロペラ（１）に接続するシャフト（３、８、９）が、遊星ピニオンケージ（１４）を前記プロペラの一方（２）に接続するシャフト（４、１３）より可撓性であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の機構。
6. 可撓性スリーブ（２２）とタービンシャフト（１９）との間の間隙（２７）が、可撓性スリーブ（２２）に加えられる変形を抑えるように軸受（２１）の位置で小さいことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の機構。

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