JP2018151060A

JP2018151060A - 複数の排出ポートを有するギヤボックスのための装置

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Publication number: JP2018151060A
Application number: JP2018002284A
Authority: JP
Inventors: ダレン・リー・ホールマン; Darren L Hallman; ジョセフ・ロバート・ディックマン; Robert Dickman Joseph
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2038-01-11
Also published as: CN108331903B; CN108331903A; EP3351829A1; CA2990788A1; US10247297B2; JP6612369B2; CA2990788C; US20180202536A1

Abstract

【課題】複数の排出ポートを有するギヤボックスのための装置を提供する【解決手段】ギヤボックスハウジング（２０１）は、頂部（２２４）と、２つの水平部（２２６）と、頂部（２２４）に対向する底部（２１６）とを有する。底部（２１６）は、通常動作中に流体が重力の影響を受けて流れ出る方向に向けられる。２つの水平部（２２６）は、底部（２１６）に対して直角に向けられる。ギヤ（１４７）は、ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置され、第１の軸方向位置を有する。複数の排出ポート（１４５）は、ギヤボックスハウジング（２０１）によって画定される。複数の排出ポート（１４５）は、ギヤ（１４７）と第１の軸方向位置で軸方向に位置合わせされる。複数の排出ポート（１４５）の少なくとも１つの排出ポート（１４５）は、２つの水平部（２２６）でギヤボックスハウジング（２０１）内に配置される。【選択図】図２

Description

本開示の分野は、一般に、航空エンジンのギヤボックスのための装置に関し、より詳細には、複数の排出ポートを有するギヤボックスのための装置に関する。

少なくとも一部の航空機エンジンは、複数のギヤを含むギヤボックスを含む。ギヤボックス内のギヤは、摩擦を低減し、ギヤを冷却するために潤滑剤を必要とする。ギヤボックス内の潤滑剤は、動作中に冷却を必要とし、場合によっては交換する必要がある。ギヤボックスの下部に配置された排出ポートは、その他のポートが新鮮で冷却された潤滑剤をギヤボックスに加えるのと同時に冷却のために潤滑剤を除去する。排出ポートは、劣化した潤滑剤をギヤボックスの下部に流すために重力に依存する。しかしながら、航空機のエンジン速度が増加するにつれて、ギヤボックス内のギヤの回転速度は増加する。ギヤの回転速度が増加すると、ギヤボックスのハウジングに向かって潤滑剤は遠心力で加速される。遠心力による加速は、重力による加速よりも大きく、加熱した潤滑剤が排出ポートに流入するのを妨げる。さらに、各遊星ギヤから飛び出した潤滑剤は、ギヤボックスハウジングに向けて加速され、排出ポートに流入しない。したがって、ギヤボックスの下部に配置された単一の排出ポートは、ギヤボックス内の滞留潤滑剤を除去するには不十分である。ギヤボックスハウジング内に残る潤滑剤は、風損を増加させ、出力を低下させ、航空機エンジンの燃料効率を低下させる。

米国特許第９０３８７７９号明細書

一態様では、ギヤボックスが提供される。ギヤボックスは、ギヤボックスハウジングと、少なくとも１つのギヤと、複数の排出ポートとを含む。ギヤボックスハウジングは、頂部と、２つの水平部と、頂部に対向する底部とを有する。底部は、通常動作中に流体が重力の影響を受けて流れ出る方向に向けられる。水平部は、底部に対して直角に向けられる。少なくとも１つのギヤは、ギヤボックスハウジング内に配置され、第１の軸方向位置を有する。複数の排出ポートは、ギヤボックスハウジングによって画定される。複数の排出ポートは、少なくとも１つのギヤと第１の軸方向位置で軸方向に位置合わせされる。複数の排出ポートの少なくとも１つの排出ポートは、水平部でギヤボックスハウジング内に配置される。

別の態様では、ギヤボックスが提供される。ギヤボックスは、ギヤボックスハウジングと、ギヤアセンブリと、複数の排出ポートとを含む。ギヤボックスハウジングは、頂部と、２つの水平部と、頂部に対向する底部とを有する。底部は、通常動作中に流体が重力の影響を受けて流れ出る方向に向けられる。水平部は、底部に対して直角に向けられる。ギヤアセンブリは、ギヤボックスハウジング内に配置され、第１の軸方向位置を有する。ギヤアセンブリは、太陽ギヤと、リングギヤと、リングギヤおよび太陽ギヤに結合される複数の遊星ギヤを含む。複数の排出ポートは、ギヤボックスハウジングによって画定される。複数の排出ポートは、ギヤアセンブリと第１の軸方向位置で軸方向に位置合わせされる。複数の排出ポートの少なくとも１つの排出ポートは、水平部でギヤボックスハウジング内に配置される。

さらに別の態様では、ターボ機械が提供される。ターボ機械は、動力シャフトと、ギヤボックスハウジングと、ギヤアセンブリと、複数の排出ポートとを含む。ギヤボックスハウジングは、頂部と、２つの水平部と、頂部に対向する底部とを有する。底部は、通常動作中に流体が重力の影響を受けて流れ出る方向に向けられる。水平部は、底部に対して直角に向けられる。ギヤアセンブリは、ギヤボックスハウジング内に配置され、第１の軸方向位置を有する。ギヤアセンブリは、動力シャフトに回転可能に結合される。ギヤアセンブリは、太陽ギヤと、リングギヤと、リングギヤおよび太陽ギヤに結合される複数の遊星ギヤを含む。複数の排出ポートは、ギヤボックスハウジングによって画定される。複数の排出ポートは、ギヤアセンブリと第１の軸方向位置で軸方向に位置合わせされる。複数の排出ポートの少なくとも１つの排出ポートは、水平部でギヤボックスハウジング内に配置される。

本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明が添付図面を参照しながら読まれるときにより良く理解されるようになる。なお、添付図面では、同じ符号が、図面を通して同じ部分を示している。

例示的なガスタービンエンジンの概略図である。図１に示すガスタービンエンジンと共に使用される例示的なギヤボックスの部分切欠概略図である。

別段の指示がない限り、本明細書で提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を示すものである。これらの特徴は、本開示の１つ以上の実施形態を備える多種多様なシステムに適用可能であると考えられる。したがって、本図面は、本明細書で開示する実施形態を実施するために必要とされる、当業者には既知の、従来の特徴をすべて含むものではない
以下の明細書および特許請求の範囲において、多くの用語が参照されるが、これらは、以下の意味を有すると規定される。

単数形「１つの（ａ、ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、文脈が特に明確に指示しない限り、複数の言及を含む。

「任意の」または「任意に」は、その次に記載された事象または状況が生じても生じなくてもよいことを意味し、また、その説明が、事象が生じる場合と、それが生じない場合とを含むことを意味する。

本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、近似する文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動してもよい任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似する文言は、値を測定するための機器の精度に対応し得る。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の限定は組み合わせおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。

本明細書で説明される、複数の排出ポートを有するギヤボックスの実施形態は、ギヤボックスからの潤滑剤の除去を容易にする。ギヤボックスは、ギヤボックスハウジングと、ギヤボックスハウジング内に配置されたギヤアセンブリとを含む。ギヤボックスハウジングは、概ね環状の形状を有し、潤滑剤を除去するための複数の排出ポートを含む。排出ポートの少なくとも１つは、重力によってギヤボックスハウジングの底に流れる潤滑剤を集めるためにギヤボックスハウジングの底部に結合される。少なくとも１つの排出ポートは、ギヤボックスハウジングの側部に結合され、ギヤアセンブリの遠心力によりギヤボックスハウジング内に滞留する潤滑剤を集める。滞留潤滑剤を除去することにより、ギヤボックスハウジング内の風損が減少し、ギヤボックスの出力が増加し、航空機エンジンの燃料効率が向上する。

図１は、本開示の例示的な実施形態に係るガスタービンエンジン１１０の概略断面図である。例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン１１０は、高バイパスターボファンジェットエンジン１１０（本明細書では「ターボファンエンジン１１０」と呼ばれる）である。図１に示されているように、ターボファンエンジン１１０は、軸線方向Ａ（参照のために提供される長手方向中心線１１２と平行に延びる）および半径方向Ｒを有する。一般に、ターボファンエンジン１１０は、ファンセクション１１４およびファンセクション１１４の下流に配置されるコアタービンエンジン１１６を含む。

図示の例示的なコアタービンエンジン１１６は、一般に、環状入口１２０を形作る略管状の外側ケーシング１１８を含む。外側ケーシング１１８は、直列流れ関係で、ブースタまたは低圧（ＬＰ）圧縮機１２２および高圧（ＨＰ）圧縮機１２４を含む圧縮機セクション１２３と、燃焼セクション１２６と、高圧（ＨＰ）タービン１２８および低圧（ＬＰ）タービン１３０を含むタービンセクションと、ジェット排気ノズルセクション１３２とを包み込んでいる。高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール１３４は、ＨＰタービン１２８とＨＰ圧縮機１２４とを駆動連結している。低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール１３６は、ＬＰタービン１３０とＬＰ圧縮機１２２とを駆動連結している。圧縮機セクション１２３、燃焼セクション１２６、タービンセクション、およびノズルセクション１３２は、一緒にコア空気流路１３７を形作っている。

図示の実施形態に関して、ファンセクション１１４は、可変ピッチファン１３８を含み、可変ピッチファン１３８は、ディスク１４２に互いに離間して結合された複数のファンブレード１４０を有する。図示されているように、ファンブレード１４０は、概して半径方向Ｒに沿ってディスク１４２から外向きに延びている。ファンブレード１４０が、ファンブレード１４０のピッチを一斉に変更するように構成されている適切なピッチ変更機構１４４に動作可能に結合されているため、各ファンブレード１４０は、ピッチ軸線Ｐの周りでディスク１４２に対して回転可能である。ファンブレード１４０、ディスク１４２、およびピッチ変更機構１４４は、パワーギヤボックス（ｐｏｗｅｒｇｅａｒｂｏｘ）１４６を介してＬＰシャフト１３６により長手方向軸線１１２を中心に一緒に回転可能である。パワーギヤボックス１４６は、ＬＰシャフト１３６に対するファン１３８の回転速度をより効率的なファン回転速度に調整するための遊星ギヤ列１４７を含む。代替の実施形態では、ファンブレード１４０は、可変ピッチファンブレードではなく、固定ピッチファンブレードである。パワーギヤボックス１４６は、複数の排出ポート１４５と、少なくとも１つの潤滑剤供給ポート１４９とを含む。潤滑剤供給システム１４１は、潤滑剤の流れを潤滑剤供給ポート１４９に流し、潤滑剤供給ポート１４９は、潤滑剤の流れをパワーギヤボックス１４６に流して、遊星ギヤ列１４７を潤滑して冷却する。排出ポート１４５は、パワーギヤボックス１４６からの潤滑剤の流れを潤滑剤戻りシステム１４３に流す。例示的な実施形態では、パワーギヤボックス１４６への潤滑剤の流れは、油の流れを含む。しかしながら、パワーギヤボックス１４６への潤滑剤の流れは、パワーギヤボックス１４６が本明細書で説明されるように動作することを可能にする任意の潤滑剤を含んでもよい。

例示的な実施形態では、ディスク１４２は、複数のファンブレード１４０を通る空気流を促進するように空気力学的に成形された回転可能な前方ハブ１４８によって覆われている。さらに、例示的なファンセクション１１４は、ファン１３８および／またはコアタービンエンジン１１６の少なくとも一部の周囲を囲む環状ファンケーシングまたは外側ナセル１５０を含む。ナセル１５０は、周方向に互いに離間された複数の出口ガイドベーン１５２によってコアタービンエンジン１１６に対して支持されるように構成されている。ナセル１５０の下流セクション１５４は、コアタービンエンジン１１６の外側部分との間にバイパス空気流通路１５６を形作るようにコアタービンエンジン１１６の外側部分を覆うよう延在する。

ターボファンエンジン１１０の動作中、大量の空気１５８が、ナセル１５０および／またはファンセクション１１４の関連する入口１６０を通ってターボファンエンジン１１０に入る。大量の空気１５８が、ファンブレード１４０を通過するとき、矢印１６２によって示されているような空気１５８の第１の部分は、バイパス空気流通路１５６に送られ、または導かれ、矢印１６４によって示されているような空気１５８の第２の部分は、コア空気流路１３７に、より具体的にはＬＰ圧縮機１２２に送られる、または導かれる。空気の第１の部分１６２と空気の第２の部分１６４との比率は、バイパス比として一般に知られている。次に、空気の第２の部分１６４の圧力は、空気の第２の部分１６４がＨＰ圧縮機１２４を通して燃焼セクション１２６に導かれるときに高められ、そこでは、空気の第２の部分１６４は、燃焼ガス１６６を供給するために燃料と混合されて燃焼される。

燃焼ガス１６６は、ＨＰタービン１２８を通して導かれ、そこでは、燃焼ガス１６６から熱エネルギーおよび／または運動エネルギーの一部分が、外側ケーシング１１８に結合されるＨＰタービンステータベーン１６８およびＨＰシャフトまたはスプール１３４に結合されるＨＰタービンロータブレード１７０の連続した段によって取り出され、これにより、ＨＰシャフトまたはスプール１３４が回転し、この結果、ＨＰ圧縮機１２４の動作が支援される。次に、燃焼ガス１６６は、ＬＰタービン１３０を通して導かれ、そこでは、燃焼ガス１６６から熱エネルギーおよび運動エネルギーの第２の部分が、外側ケーシング１１８に結合されるＬＰタービンステータベーン１７２およびＬＰシャフトまたはスプール１３６に結合されるＬＰタービンロータブレード１７４の連続した段によって取り出され、これにより、ＬＰシャフトまたはスプール１３６が回転し、その結果、パワーギヤボックス１４６は、ＬＰ圧縮機１２２および／またはファン１３８を回転させる。

その後、燃焼ガス１６６は、推進力を提供するためにコアタービンエンジン１１６のジェット排気ノズルセクション１３２を通して導かれる。同時に、空気の第１の部分１６２の圧力は、空気の第１の部分１６２が、ターボファンエンジン１１０のファンノズル排気セクション１７６から排気され、同様に推進力を提供する前にバイパス空気流通路１５６を通して導かれるときに大幅に高められる。ＨＰタービン１２８、ＬＰタービン１３０、およびジェット排気ノズルセクション１３２は、コアタービンエンジン１１６を通して燃焼ガス１６６を導くための高温ガス通路１７８を少なくとも部分的に形作っている。

図１に示す例示的なターボファンエンジン１１０は、例に過ぎず、他の実施形態において、ターボファンエンジン１１０は、任意の他の適切な構成を有してもよい。また、さらに他の実施形態において、本開示の態様が、任意の他の適切なガスタービンエンジンに組み込まれ得ることを理解されたい。例えば、他の実施形態において、本開示の態様は、例えばターボプロップエンジンに組み込まれ得る。

図２は、パワーギヤボックス１４６の部分切欠概略図である。例示的な実施形態では、遊星ギヤ列１４７は、遊星ギヤ装置である。一実施形態では、遊星ギヤ列１４７は、環状の形状を含むパワーギヤボックスハウジング２０１内に収容される。パワーギヤボックス１４６は、排出ポート１４５および少なくとも１つの潤滑剤供給ポート１４９を含む。潤滑剤供給システム１４１（図１に示す）は、潤滑剤の流れを潤滑剤供給ポート１４９に流し、潤滑剤供給ポート１４９は、潤滑剤の流れをパワーギヤボックスハウジング２０１に流して、遊星ギヤ列１４７を潤滑して冷却する。排出ポート１４５は、パワーギヤボックスハウジング２０１からの潤滑剤の流れを潤滑剤戻りシステム１４３（図１に示す）に流す。

遊星ギヤ列１４７は、太陽ギヤ２０２と、複数の遊星ギヤ２０４と、リングギヤ２０６と、キャリア２０８とを含む。代替の実施形態では、遊星ギヤ列１４７は、３つの遊星ギヤ２０４に限定されない。それどころか、本明細書で説明される遊星ギヤ列１４７の動作を可能にする任意の数の遊星ギヤを使用することができる。一部の実施形態では、ＬＰシャフトまたはスプール１３６（図１に示す）が、太陽ギヤ２０２に固定して結合される。太陽ギヤ２０２は、太陽ギヤ２０２の半径方向外周の周りに周方向に間隔を置いて配置された複数の相補的な太陽ギヤ歯２１０と、遊星ギヤ２０４の半径方向外周の周りに周方向に間隔を置いて配置された複数の相補的な遊星ギヤ歯２１２とによって遊星ギヤ２０４と係合するよう構成されている。遊星ギヤ２０４は、キャリア２０８を用いて互いに対して適切な位置に維持される。遊星ギヤ２０４は、パワーギヤボックス１４６に固定して結合されている。遊星ギヤ２０４は、リングギヤ２０６の半径方向内周の周りに周方向に間隔を置いて配置された複数の相補的なリングギヤ歯２１４と、遊星ギヤ２０４の半径方向外周の周りに周方向に間隔を置いて配置された相補的な遊星ギヤ歯２１２とによってリングギヤ２０６と係合するように構成されている。リングギヤ２０６は、リングギヤ２０６から軸方向に延在するファンブレード１４０（図１に示す）、ディスク１４２（図１に示す）、およびピッチ変更機構１４４（図１に示す）に回転するように結合されている。ＬＰタービン１３０は、リングギヤ歯２１４、遊星ギヤ歯２１２、および太陽ギヤ歯２１０に応じて、またパワーギヤボックス１４６の拘束方法によって決定される一定の速度・トルク比でＬＰ圧縮機１２２を回転させる。

遊星ギヤ列１４７は、遊星型、星型、および太陽型の３つの可能な構成で構成することができる。遊星型構成では、リングギヤ２０６は静止したままであるが、太陽ギヤ２０２、遊星ギヤ２０４、およびキャリア２０８は回転する。ＬＰシャフトまたはスプール１３６は、キャリア２０８を回転させるように構成された遊星ギヤ２０４を回転させるように構成された太陽ギヤ２０２を駆動する。キャリア２０８は、ファンブレード１４０、ディスク１４２、およびピッチ変更機構１４４を駆動する。太陽ギヤ２０２およびキャリア２０８は同じ方向に回転する。

星型構成では、キャリア２０８は静止したままであるが、太陽ギヤ２０２およびリングギヤ２０６は回転する。ＬＰシャフトまたはスプール１３６は、遊星ギヤ２０４を回転させるように構成された太陽ギヤ２０２を駆動する。遊星ギヤ２０４は、リングギヤ２０６を回転させるように構成され、キャリア２０８は、パワーギヤボックス１４６に固定して結合される。キャリア２０８は、遊星ギヤ２０４の回転を可能にしながら遊星ギヤ２０４の位置を維持する。リングギヤ２０６は、ファンブレード１４０、ディスク１４２、およびピッチ変更機構１４４に回転するように結合される。太陽ギヤ２０２とリングギヤ２０６は互いに反対方向に回転する。

太陽型構成では、太陽ギヤ２０２は静止したままであるが、遊星ギヤ２０４、リングギヤ２０６、およびキャリア２０８は回転する。ＬＰシャフトまたはスプール１３６は、リングギヤ２０６またはキャリア２０８のいずれかを駆動することができる。ＬＰシャフトまたはスプール１３６が、キャリア２０８に結合される場合、遊星ギヤ２０４は、ファンブレード１４０、ディスク１４２、およびピッチ変更機構１４４を駆動するリングギヤ２０６を回転させるように構成される。リングギヤ２０６およびキャリア２０８は同じ方向に回転する。

ＬＰシャフトまたはスプール１３６がリングギヤ２０６に結合される太陽型構成では、リングギヤ２０６は、遊星ギヤ２０４およびキャリア２０８を回転させるように構成される。キャリア２０８は、ファンブレード１４０、ディスク１４２、およびピッチ変更機構１４４を駆動する。リングギヤ２０６およびキャリア２０８は同じ方向に回転する。

動作中、太陽ギヤ２０２、遊星ギヤ２０４、リングギヤ２０６、およびキャリア２０８の回転は、パワーギヤボックスハウジング２０１への潤滑剤の流れを遠心力で加速する。潤滑剤の流れの、遠心力による加速は、重力による加速よりも大きく、パワーギヤボックスハウジング２０１の底部２１６に配置された排出ポート１４５に潤滑剤が流入するのを妨げる。パワーギヤボックスハウジング２０１内に残る潤滑剤は、風損を増加させ、出力を低下させ、ガスタービンエンジン１１０の燃料効率を低下させる。滞留潤滑剤をパワーギヤボックスハウジング２０１から流出させるために、排出ポート１４５が、パワーギヤボックスハウジング２０１の外周に配置され、遊星ギヤ列１４７と軸方向Ａに位置合わせされている。パワーギヤボックスハウジング２０１の外周の周囲に複数の排出ポート１４５を配置することにより、パワーギヤボックスハウジング２０１内の滞留潤滑剤の除去率が増加する。

排出ポート１４５は、スクープ２１８、排出ポート開口２２０、および排出導管２２２を含む。スクープ２１８は、パワーギヤボックスハウジング２０１内に延在し、潤滑剤の流れを排出ポート開口２２０に流入させる。スクープ２１８は、潤滑剤の流れおよびリングギヤ２０６の回転方向に対向する角度を含む。排出ポート開口２２０は、潤滑剤の流れを排出導管２２２に流入させ、排出導管２２２は、潤滑剤の流れを潤滑剤戻りシステム１４３（図１に示す）まで流す。

パワーギヤボックスハウジング２０１は、底部２１６と、底部２１６に対向する頂部２２４とを含む。底部２１６は、通常動作中は地面の方に向けられる。パワーギヤボックスハウジング２０１は、底部２１６に対して直角に向けられた２つの水平部２２６も含む。

例示的な実施形態では、４つの排出ポート１４５が、パワーギヤボックスハウジング２０１の外周の周囲に配置されている。しかしながら、パワーギヤボックスハウジング２０１は、２つの排出ポート１４５、３つの排出ポート１４５、５つの排出ポート１４５、および６つの排出ポート１４５を含むが、これらに限定されない、パワーギヤボックスハウジング２０１が本明細書で説明されるように動作することを可能にする任意の数の排出ポート１４５を含む。第１の排出ポート２２８は、パワーギヤボックスハウジング２０１の底部２１６に配置されている。第２の排出ポート２３０は、パワーギヤボックスハウジング２０１の頂部２２４に配置されている。第３の排出ポート２３２および第４の排出ポート２３４は、パワーギヤボックスハウジング２０１の水平部２２６に配置されている。第１の排出ポート２２８は、パワーギヤボックスハウジング２０１の底部２１６内に位置する滞留潤滑剤を除去する。第２の排出ポート２３０は、パワーギヤボックスハウジング２０１の頂部２２４内に位置する滞留潤滑剤を除去する。第３の排出ポート２３２および第４の排出ポート２３４は、パワーギヤボックスハウジング２０１の水平部２２６内に位置する滞留潤滑剤を除去する。

例示的な実施形態では、排出ポート１４５は、パワーギヤボックスハウジング２０１の外周の周囲に等間隔に配置されている。しかしながら、排出ポート１４５は、パワーギヤボックスハウジング２０１の外周の周囲に不規則に間隔を置いて配置されてもよい。具体的には、遊星ギヤ列１４７が星型構成に構成される場合、遊星ギヤ２０４は静止位置にとどまる。遊星ギヤ２０４によってパワーギヤボックスハウジング２０１へ加速された潤滑剤は、パワーギヤボックスハウジング２０１の一貫した位置に当たる。各遊星ギヤ２０４に対応する排出ポート１４５は、対応する遊星ギヤ２０４によって潤滑剤がパワーギヤボックスハウジング２０１へ加速される位置で、パワーギヤボックスハウジング２０１の外周の周囲に配置される。パワーギヤボックスハウジング２０１の外周の周囲に排出ポート１４５を戦略的に配置することにより、パワーギヤボックスハウジング２０１内の滞留潤滑剤が低減される。

複数の排出ポートを有する上述のギヤボックスは、ギヤボックスから潤滑剤を除去するための効率的な方法を提供する。具体的には、複数の排出ポートが、ギヤボックスハウジングの外周の周囲に配置される。少なくとも１つの排出ポートは、ギヤボックスハウジングの側部に結合され、ギヤアセンブリの遠心力によりギヤボックスハウジング内に滞留する潤滑剤を集める。滞留潤滑剤を除去することにより、ギヤボックスハウジング内の風損が減少し、ギヤボックスの出力が増加し、航空機エンジンの燃料効率が向上する。

本明細書で説明された方法、システム、および装置の例示的な技術的効果は、（ａ）ギヤボックスハウジングからの滞留潤滑剤の除去、（ｂ）ギヤボックス内の風損の減少、（ｃ）ギヤボックスの出力の増加、および（ｄ）航空機エンジンの燃料効率の向上の少なくとも１つを含む。

複数の排出ポートを有するギヤボックスの例示的な実施形態について上で詳細に説明した。ギヤボックスならびにこのようなユニットおよび装置を動作させる方法は、本明細書で説明されている特定の実施形態に限定されるものではなく、それどころか、システムの構成要素および／または方法のステップは、本明細書で説明されている他の構成要素および／またはステップから切り離して単独で利用され得る。例えば、本方法は、ギヤボックスを必要とする他のシステムと組み合わせて使用することもでき、本明細書で説明されているようなシステムおよび方法のみに関する実施に限定されない。それどころか、例示的な実施形態は、ギヤボックスを必要とする多くの他の機械用途に関連して実施および利用されてもよい。

本開示の様々な実施形態の具体的な特徴を一部の図面には示してあって、他の図面には示していないが、これは単に便宜上のためである。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または請求することができる。

本明細書は、本開示を説明するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本開示を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本開示の特許され得る範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合または特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることを意図されている。
［実施態様１］
ギヤボックス（１４６）であって、
頂部（２２４）、２つの水平部（２２６）、および前記頂部（２２４）に対向する底部（２１６）を有するギヤボックスハウジング（２０１）であって、前記底部（２１６）が、通常動作中に流体が重力の影響を受けて流れ出る方向に向けられ、前記２つの水平部（２２６）が、前記底部（２１６）に対して直角に向けられているギヤボックスハウジング（２０１）と、
前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置された少なくとも１つのギヤ（１４７）であって、第１の軸方向位置を有する少なくとも１つのギヤ（１４７）と、
前記ギヤボックスハウジング（２０１）によって画定された複数の排出ポート（１４５）であって、前記複数の排出ポート（１４５）が、前記少なくとも１つのギヤ（１４７）と前記第１の軸方向位置で軸方向に位置合わせされており、前記複数の排出ポート（１４５）の少なくとも１つの排出ポート（１４５）が、前記２つの水平部（２２６）の１つの水平部（２２６）で前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されている複数の排出ポート（１４５）と
を備えるギヤボックス（１４６）。
［実施態様２］
前記複数の排出ポート（１４５）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）から潤滑剤の流れを流出させるように構成されている、実施態様１に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様３］
前記複数の排出ポート（１４５）の各排出ポート（１４５）が、スクープ（２１８）、排出ポート開口（２２０）、および排出導管（２２２）を備える、実施態様１に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様４］
前記スクープ（２１８）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）内で潤滑剤の流れを集め、前記潤滑剤の流れを前記排出ポート開口（２２０）に流入させるように構成されている、実施態様３に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様５］
前記排出導管（２２２）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）から前記潤滑剤の流れを流出させるように構成されている、実施態様４に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様６］
前記複数の排出ポート（１４５）が、３つの排出ポート（１４５）を備える、実施態様５に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様７］
前記３つの排出ポート（１４５）のうちの２つの排出ポート（１４５）が、前記２つの水平部（２２６）で前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されている、実施態様６に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様８］
前記３つの排出ポート（１４５）のうちの１つの排出ポート（１４５）が、前記底部（２１６）で前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されている、実施態様７に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様９］
前記複数の排出ポート（１４５）が、２つの排出ポート（１４５）を備える、実施態様５に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様１０］
前記排出ポート（１４５）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）の周囲に不規則に間隔を置いて配置されている、実施態様１に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様１１］
ギヤボックス（１４６）であって、
頂部（２２４）、２つの水平部（２２６）、および前記頂部（２２４）に対向する底部（２１６）を有するギヤボックスハウジング（２０１）であって、前記底部（２１６）が、通常動作中に流体が重力の影響を受けて流れ出る方向に向けられ、前記２つの水平部（２２６）が、前記底部（２１６）に対して直角に向けられているギヤボックスハウジング（２０１）と、
前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されたギヤアセンブリ（１４７）であって、該ギヤアセンブリ（１４７）が、第１の軸方向位置を有し、前記ギヤアセンブリ（１４７）が、
太陽ギヤ（２０２）、
リングギヤ（２０６）、および
前記リングギヤ（２０６）および前記太陽ギヤ（２０２）に結合された複数の遊星ギヤ（２０４）
を備えるギヤアセンブリ（１４７）と、
前記ギヤボックスハウジング（２０１）によって画定された複数の排出ポート（１４５）であって、前記複数の排出ポート（１４５）が、前記ギヤアセンブリ（１４７）と前記第１の軸方向位置で軸方向に位置合わせされ、前記複数の排出ポート（１４５）の少なくとも１つの排出ポート（１４５）が、前記２つの水平部（２２６）で前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されている複数の排出ポート（１４５）と
を備えるギヤボックス（１４６）。
［実施態様１２］
前記複数の排出ポート（１４５）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）から潤滑剤の流れを流出させるように構成されている、実施態様１１に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様１３］
前記複数の排出ポート（１４５）が、スクープ（２１８）、排出ポート開口（２２０）、および排出導管（２２２）を備える、実施態様１１に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様１４］
前記スクープ（２１８）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）内で潤滑剤の流れを集め、前記潤滑剤の流れを前記排出ポート開口（２２０）に流入させるように構成されている、実施態様１３に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様１５］
前記排出導管（２２２）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）から前記潤滑剤の流れを流出させるように構成されている、実施態様１４に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様１６］
前記複数の排出ポート（１４５）が、３つの排出ポート（１４５）を備える、実施態様１５に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様１７］
前記３つの排出ポート（１４５）のうちの２つの排出ポート（１４５）が、前記２つの水平部（２２６）で前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されている、実施態様１６に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様１８］
前記３つの排出ポート（１４５）のうちの１つの排出ポート（１４５）が、前記底部（２１６）で前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されている、実施態様１７に記載のギヤボックス（１４６）。
［実施態様１９］
前記太陽ギヤ（２０２）、前記複数の遊星ギヤ（２０４）、および前記リングギヤ（２０６）が、星型構成に形作られており、前記複数の遊星ギヤ（２０４）の各遊星ギヤ（２０４）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に静止位置を有し、前記複数の排出ポート（１４５）の各排出ポート（１４５）が、前記複数の遊星ギヤ（２０４）の遊星ギヤ（２０４）の前記静止位置に対応する、前記ギヤボックスハウジング（２０１）の周囲の位置に配置されており、前記複数の排出ポート（１４５）の各排出ポート（１４５）が、前記複数の遊星ギヤ（２０４）の対応する遊星ギヤ（２０４）からの潤滑剤の流れを前記ギヤボックスハウジング（２０１）から流出させるように構成されている、実施態様１１に記載のギヤボックス。
［実施態様２０］
ターボ機械（１１０）であって、
動力シャフト（１３６）と、
頂部（２２４）、２つの水平部（２２６）、および前記頂部（２２４）に対向する底部（２１６）を有するギヤボックスハウジング（２０１）であって、前記底部（２１６）が、通常動作中に流体が重力の影響を受けて流れ出る方向に向けられ、前記２つの水平部（２２６）が、前記底部（２１６）に対して直角に向けられているギヤボックスハウジング（２０１）と、
前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されたギヤアセンブリ（１４７）であって、前記動力シャフト（１３６）が、前記ギヤアセンブリ（１４７）に回転するように結合され、前記ギヤアセンブリ（１４７）が、第１の軸方向位置を有し、前記ギヤアセンブリ（１４７）が、前記動力シャフト（１３６）に回転可能に結合され、前記ギヤアセンブリ（１４７）が、
太陽ギヤ（２０２）、
リングギヤ（２０６）、および
前記リングギヤ（２０６）および前記太陽ギヤ（２０２）に結合された複数の遊星ギヤ（２０４）
を備えるギヤアセンブリ（１４７）と、
前記ギヤボックスハウジング（２０１）によって画定された複数の排出ポート（１４５）であって、前記複数の排出ポート（１４５）が、前記ギヤアセンブリ（１４７）と前記第１の軸方向位置で軸方向に位置合わせされており、前記複数の排出ポート（１４５）の少なくとも１つの排出ポート（１４５）が、前記２つの水平部（２２６）で前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されている複数の排出ポート（１４５）と
を備えるターボ機械（１１０）。
［実施態様２１］
前記太陽ギヤ（２０２）、前記複数の遊星ギヤ（２０４）、および前記リングギヤ（２０６）が、遊星型構成に形作られている、実施態様２０に記載のターボ機械（１１０）。
［実施態様２２］
前記太陽ギヤ（２０２）、前記複数の遊星ギヤ（２０４）、および前記リングギヤ（２０６）が、星型構成に形作られている、実施態様２０に記載のターボ機械（１１０）。
［実施態様２３］
前記太陽ギヤ（２０２）、前記複数の遊星ギヤ（２０４）、および前記リングギヤ（２０６）が、太陽型構成に形作られている、実施態様２０に記載のターボ機械（１１０）。

１１０ガスタービンエンジン
１１２長手方向中心線
１１４ファンセクション
１１６コアタービンエンジン
１１８外側ケーシング
１２０環状入口
１２２ＬＰ圧縮機
１２３圧縮機セクション
１２４ＨＰ圧縮機
１２６燃焼セクション
１２８ＨＰタービン
１３０ＬＰタービン
１３２ジェット排気ノズルセクション
１３４ＨＰシャフトまたはスプール
１３６ＬＰシャフトまたはスプール
１３７コア空気流路
１３８可変ピッチファン
１４０ファンブレード
１４１潤滑剤供給システム
１４２ディスク
１４３潤滑剤戻りシステム
１４４ピッチ変更機構
１４５排出ポート
１４６パワーギヤボックス
１４７遊星ギヤ列
１４８前方ハブ
１４９潤滑剤供給ポート
１５０ナセル
１５２出口ガイドベーン
１５４下流セクション
１５６バイパス空気流通路
１５８大量の空気
１６０関連する入口
１６２空気の第１の部分
１６４空気の第２の部分
１６６燃焼ガス
１６８ＨＰタービンステータベーン
１７０ＨＰタービンロータブレード
１７２ＬＰタービンステータベーン
１７４ＬＰタービンロータブレード
１７６ファンノズル排気セクション
１７８高温ガス通路
２００遊星ギヤ列
２０１パワーギヤボックスハウジング
２０２太陽ギヤ
２０４遊星ギヤ
２０６リングギヤ
２０８キャリア
２１０太陽ギヤ歯
２１２遊星ギヤ歯
２１４リングギヤ歯
２１６底部
２１８スクープ
２２０排出ポート開口
２２２排出導管
２２４頂部
２２６水平部
２２８第１の排出ポート
２３０第２の排出ポート
２３２第３の排出ポート
２３４第４の排出ポート

Claims

ギヤボックス（１４６）であって、
頂部（２２４）、２つの水平部（２２６）、および前記頂部（２２４）に対向する底部（２１６）を有するギヤボックスハウジング（２０１）であって、前記底部（２１６）が、通常動作中に流体が重力の影響を受けて流れ出る方向に向けられ、前記２つの水平部（２２６）が、前記底部（２１６）に対して直角に向けられているギヤボックスハウジング（２０１）と、
前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置された少なくとも１つのギヤ（１４７）であって、第１の軸方向位置を有する少なくとも１つのギヤ（１４７）と、
前記ギヤボックスハウジング（２０１）によって画定された複数の排出ポート（１４５）であって、前記複数の排出ポート（１４５）が、前記少なくとも１つのギヤ（１４７）と前記第１の軸方向位置で軸方向に位置合わせされており、前記複数の排出ポート（１４５）の少なくとも１つの排出ポート（１４５）が、前記２つの水平部（２２６）の１つの水平部（２２６）で前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されている複数の排出ポート（１４５）と
を備えるギヤボックス（１４６）。
前記複数の排出ポート（１４５）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）から潤滑剤の流れを流出させるように構成されている、請求項１に記載のギヤボックス（１４６）。
前記複数の排出ポート（１４５）の各排出ポート（１４５）が、スクープ（２１８）、排出ポート開口（２２０）、および排出導管（２２２）を備える、請求項１に記載のギヤボックス（１４６）。
前記スクープ（２１８）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）内で潤滑剤の流れを集め、前記潤滑剤の流れを前記排出ポート開口（２２０）に流入させるように構成されている、請求項３に記載のギヤボックス（１４６）。
前記排出導管（２２２）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）から前記潤滑剤の流れを流出させるように構成されている、請求項４に記載のギヤボックス（１４６）。
前記複数の排出ポート（１４５）が、３つの排出ポート（１４５）を備える、請求項５に記載のギヤボックス（１４６）。
前記３つの排出ポート（１４５）のうちの２つの排出ポート（１４５）が、前記２つの水平部（２２６）で前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されている、請求項６に記載のギヤボックス（１４６）。
前記３つの排出ポート（１４５）のうちの１つの排出ポート（１４５）が、前記底部（２１６）で前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されている、請求項７に記載のギヤボックス（１４６）。
前記複数の排出ポート（１４５）が、２つの排出ポート（１４５）を備える、請求項５に記載のギヤボックス（１４６）。
前記排出ポート（１４５）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）の周囲に不規則に間隔を置いて配置されている、請求項１に記載のギヤボックス（１４６）。
ギヤボックス（１４６）であって、
頂部（２２４）、２つの水平部（２２６）、および前記頂部（２２４）に対向する底部（２１６）を有するギヤボックスハウジング（２０１）であって、前記底部（２１６）が、通常動作中に流体が重力の影響を受けて流れ出る方向に向けられ、前記２つの水平部（２２６）が、前記底部（２１６）に対して直角に向けられているギヤボックスハウジング（２０１）と、
前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されたギヤアセンブリ（１４７）であって、該ギヤアセンブリ（１４７）が、第１の軸方向位置を有し、前記ギヤアセンブリ（１４７）が、
太陽ギヤ（２０２）、
リングギヤ（２０６）、および
前記リングギヤ（２０６）および前記太陽ギヤ（２０２）に結合された複数の遊星ギヤ（２０４）
を備えるギヤアセンブリ（１４７）と、
前記ギヤボックスハウジング（２０１）によって画定された複数の排出ポート（１４５）であって、前記複数の排出ポート（１４５）が、前記ギヤアセンブリ（１４７）と前記第１の軸方向位置で軸方向に位置合わせされ、前記複数の排出ポート（１４５）の少なくとも１つの排出ポート（１４５）が、前記２つの水平部（２２６）で前記ギヤボックスハウジング（２０１）内に配置されている複数の排出ポート（１４５）と
を備えるギヤボックス（１４６）。
前記複数の排出ポート（１４５）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）から潤滑剤の流れを流出させるように構成されている、請求項１１に記載のギヤボックス（１４６）。
前記複数の排出ポート（１４５）が、スクープ（２１８）、排出ポート開口（２２０）、および排出導管（２２２）を備える、請求項１１に記載のギヤボックス（１４６）。
前記スクープ（２１８）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）内で潤滑剤の流れを集め、前記潤滑剤の流れを前記排出ポート開口（２２０）に流入させるように構成されている、請求項１３に記載のギヤボックス（１４６）。
前記排出導管（２２２）が、前記ギヤボックスハウジング（２０１）から前記潤滑剤の流れを流出させるように構成されている、請求項１４に記載のギヤボックス（１４６）。