JP3497509B2 - ブレード推進部の歯車駆動システム - Google Patents

ブレード推進部の歯車駆動システム

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JP3497509B2
JP3497509B2 JP50210095A JP50210095A JP3497509B2 JP 3497509 B2 JP3497509 B2 JP 3497509B2 JP 50210095 A JP50210095 A JP 50210095A JP 50210095 A JP50210095 A JP 50210095A JP 3497509 B2 JP3497509 B2 JP 3497509B2
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、一般的には、トルク伝達システムに関し、
特にブレード推進部の歯車駆動システムに関する。
背景技術 通常、トルク駆動源から出力装置や各部に回転機構を
介してトルクが伝達される。この一例として、航空機駆
動用のブレード推進システムが挙げられる。このような
システムにおいては、動力装置がトルクおよび回転運動
の駆動源として機能する。この駆動システムによりトル
クおよび回転運動が、レシプロエンジンあるいはガスタ
ービンエンジンのプロペラやファンとしての推進ブレー
ドに伝達される。大抵の場合、推進ブレードの回転速度
は、動力装置の回転速度に比して、一般的には遅くなる
ように異ならせることが要求又は必要とされる。
動力装置の回転速度に対して遅い回転速度のファンを
駆動する一つの手段として、駆動システムの一部を構成
する遊星歯車列を有する歯車駆動システムがある。遊星
歯車駆動システムは、従来からよく知られており、３つ
の歯車構成体すなわち太陽歯車を備えた太陽歯車構成体
と、環状歯車を備えた環状歯車構成体と、遊星キャリア
を備えた遊星歯車構成体とを有している。遊星キャリア
は、複数の遊星歯車を支持する。これら複数の遊星歯車
は、環状歯車および太陽歯車の間に機械的に介在され、
かつこれらに噛合している。太陽歯車と環状歯車と遊星
キャリアとは長手方向に延びる共通の中心軸を共有し、
少なくとも上記３つのうち２つはこの軸を中心として回
転する。そして各遊星歯車は、それぞれ回転軸を有して
いる。通常、太陽歯車，環状歯車および遊星キャリアの
各軸は、全て平行となっている。
複数の遊星歯車列は、非常に多岐にわたって用いられ
ている。ある複数の遊星歯車列は、１つの入力系と１つ
の出力系とを有し、上記３つの歯車構成体のうちの１つ
が回転入力系に連結している。他の２つの歯車構成体の
うち一方の歯車構成体は、駆動される被駆動部に連結さ
れた出力系に接続される一方、残りの歯車構成体は、他
の２つのものに対して静止している。
回転速度を減衰させる遊星歯車列の１つの構成では、
太陽歯車構成体が動力装置により駆動され、環状歯車構
成体が静止している。遊星歯車は、それぞれ各軸を中心
として回転すると同時に、太陽歯車を中心として旋回す
る。遊星歯車の旋回動作により、キャリアが共通の中心
軸を中心として回転する。キャリアの回転動作は、出力
軸または他の好適な機械構成体を介して、被駆動部すな
わちここでは推進ブレードに伝達される。
このような遊星歯車列を用いた駆動機構では、作動中
に駆動機構を構成する材料の弾性力に起因して生ずるね
じりたわみが作用するという問題がある。また遊星キャ
リア自身にねじりたわみが生ずる場合がある。すなわ
ち、負荷が加わると、キャリアの軸方向に離間した一対
の部分が、周方向において互いにずれた位置となるよう
に、キャリア構成部が中心軸を中心としてねじれる。こ
のとき、遊星歯車の軸は太陽歯車および環状歯車の軸に
対して平行ではなくなる。
このように各軸が平行でなくなることは好ましくな
い。歯車の歯は、通常、太陽歯車，環状歯車および遊星
歯車の軸が平行であるときに噛合するようになってい
る。負荷が加わり各軸が平行でなくなると、上記歯車の
歯が所定の噛合状態からはずれ、これにより各歯車の歯
に作用する負荷が不均一となり、すなわち複数の遊星歯
車の間で作用する負荷が不均一となるため、歯車の歯が
加速的にすり減るとともに、歯車の歯が破損する恐れが
増し、また騒音も増加する。
また、キャリア自身のねじりたわみにより、遊星歯車
をキャリア内に支持する軸受システムの磨耗も生じる。
例えば、遊星歯車は円筒形ジャーナル軸によりキャリア
に支持されており、このジャーナルは、各遊星歯車の中
央に形成された円筒状孔を貫通して延びるとともにキャ
リアに固定される。ジャーナル軸の外周面と各遊星歯車
の孔の軸受表面との間は、潤滑油の薄膜層によって分離
されている。この潤滑油層の機能により、軸受表面の軸
長手方向に沿って全面的に歯車の孔とジャーナル軸とが
隔てられるようにするため、各ジャーナル軸自身の軸心
と遊星歯車が連結されたときの軸心とはほぼ平行に維持
される必要がある。キャリアにねじりたわみが作用した
場合、各ジャーナル軸はその長手方向に沿ってたわみ、
そして、その軸心がねじれたり歯車列の中心軸に対して
平行ではなくなってしまう。遊星歯車の軸がはずれるこ
とによって、ジャーナル軸は平行を維持することとなる
が、この結果、少なくとも部分的に遊星歯車が環状歯車
や太陽歯車からはずれることとなる。このようにして、
ジャーナルの軸心と遊星歯車が連結された軸とは平行で
はなくなり、潤滑油層の効力によってかろうじて各歯車
の孔の軸受表面からジャーナル軸を隔てている。
上述した問題に対し、歯車の歯を平行からずれた場合
にも対応できるような構造とすることが考えられるが、
この場合、特定の条件にのみその効果が有効であるにす
ぎない。すなわち上述した問題の影響を除去しようとす
ると、破損の増加、圧力の増加、重量の増加およびサイ
ズの増加、そして種々の許容し得ない様々な問題を生ず
ることとなる。さらに、このような従来の歯車駆動シス
テムにあっては、必要とされる伝達力が大きなものに対
して対応することができない。
上記のような問題を解決するとともに、種々の環境に
対する受容性に富み、耐荷重性が高く、コンパクトで、
信頼性が高く、軽量で、そしてキャリアのねじりたわみ
の影響を受けることのない歯車駆動システムが求められ
ている。
発明の開示 本発明では、遊星歯車を用いた従来の歯車駆動システ
ムの欠点を有効に解決するため、遊星キャリアをトルク
伝達機構すなわちトルクフレームの第１の端部に連結す
る連結部を回転可能に構成する。トルクフレームの第２
の端部は回転する被駆動部または非回転支持構造のいず
れかに連結している。このような遊星キャリアとトルク
フレームの連結部の構成により、キャリアがねじりたわ
みから隔てられ、その影響を受けることはない。
例えば１つの実施例では、遊星歯車列を構成する太陽
歯車構成体は、航空機のガスタービンエンジンの動力装
置のような動力源からのトルクおよび回転運動を受け
る。環状歯車構成体は静止した状態に保持される。遊星
キャリアは、遊星歯車構成体の一部を構成し、公知のご
とく、複数の遊星歯車の軌道運動によって中心軸まわり
に回転駆動される。トルク伝達機構すなわちトルクフレ
ームは、少なくとも遊星キャリアと駆動される被駆動部
との間に介在する機械的な伝達機構の一部を構成してい
る。
トルクフレームの第１の端部は周方向に沿って不連続
となっており、これによって軸方向に延びる多数のアー
ムが形成される。多数の連結部は、キャリアに対応して
周方向に沿って配置され、径方向の軸を中心として回転
可能となっている。このような連結部により、トルクフ
レームアームの少なくとも一部がキャリアに連結されて
いる。負荷が加わると、各連結部によってキャリアに個
々に反力が作用する。好ましくは、個々の反力が合成さ
れた合成反力がキャリアを回動させる合成駆動力と軸方
向において一致するように、連結部が所定位置に配置さ
れる。またトルクフレームは、その近傍で回転部に連結
される第２の端部を有している。回転部の一例として
は、例えばトルクが伝達されてファンを回動させる回転
体の一部である。他の構成では、トルクフレームの第２
の端部が、トルクフレームひいてはキャリアの回転を阻
止する機械的な基礎部に連結される。
ブレード推進部の回転動作時には、中心軸から離れた
位置で空力学的な力が作用し、この結果トルクフレーム
を歪めるトルク負荷が生じる。このようにして生ずるね
じりたわみにより、トルクフレームの第１の端部ではア
ームが曲げられようとする。しかしトルクフレームアー
ムとキャリアの連結部が回転可能となっているため、ね
じりゆがみがキャリアに伝達してアームが曲げられるこ
とが防がれている。そしてキャリアは、各連結部位置に
おいて実質的に接線方向の反力のみが作用する。また仮
に各駆動力と各反力とが軸方向にずれていたとしても、
合成反力とキャリアを回動する合成駆動力の軸方向が一
致するように連結部を配置することにより、キャリアが
ねじれ作用を受けることがないようになっている。
遊星歯車列の他の構成や使用態様としては、遊星キャ
リアが静止状態に保持され、環状歯車構成体が被駆動部
に連結される。この場合においても、他の場合と同様
に、キャリアをトルクフレームの第１の端部近傍に連結
する連結部が回転可能となっている。トルクフレームの
第２の端部はキャリアの回転動作を阻止するに適した非
回転支持構造に連結する。すなわちキャリアは、伝達に
直接関与するというよりは、回転体を介してトルクを伝
達させている。
更に他の構成および使用態様では、静止状態の歯車構
成体が設けられない構成とする。１つの歯車構成体は、
回転入力系に連結され、他の構成体は回転出力系となっ
ている。このような１つの入力系と２つの出力系からな
る歯車構成体においても、遊星キャリアをトルクフレー
ムに連結する回転連結部が設けられる。
一実施例では、回転連結部が、径方向軸を中心として
回転可能な球面軸受である。他の実施例においては、連
結部が、径方向に延びるとともに、トルクフレームを遊
星キャリアに連結するトラニオンである。なお、連結部
が他の好適な構成であってもよい。
なお、本発明およびその効果は、歯車の種類やキャリ
アに遊星歯車を支持する軸受部の種類のような遊星歯車
列の他の細部の構成により限定されるものではない。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の歯車駆動システムを適用した航空機
用高バイパスエンジンの概略を示す一部破断正面図であ
る。
図２は、図１の歯車駆動システムの一部を拡大した横
断面図である。
図３は、先行技術に係る歯車駆動システムの要部を明
瞭化のために抜き出して示す概略斜視図である。
図４は、本発明の歯車駆動システムが適用された一実
施例を示す正面一部破断図である。
図５は、本発明の歯車駆動システムが適用された他の
実施例を示す一部斜視図である。
図６は、本発明の歯車駆動システムの遊星キャリアを
簡略化して示す斜視図であり、様々な力に対しての遊星
キャリアの作用を説明するための図である。
図７は、図６と同様の図であるが、異なる力に対して
本発明の特徴が維持される点を説明するための図であ
る。
発明を実施するための最良の形態 発明を実施するための最良の形態として、航空機用の
高バイパスエンジンに適用されたものを図１に概略的に
示す。このエンジンは、動力装置２と、ブレード推進部
すなわちファン４と、動力装置からファンに回転運動を
伝達する駆動システム６とを備える。本実施例におい
て、この駆動システムは、遊星歯車列８と、トルク伝達
機構としてのトルクフレーム10とを備える歯車駆動シス
テムである。
動力装置は、長手方向に延びる中心軸14を中心として
回転する軸流圧縮機12および13を備え、これら軸流圧縮
機12および13は、吸入空気３を圧縮して燃焼器16に供給
する。燃焼器16では、吸入空気３と燃料（図示せず）が
混合され点火される。軸流タービン18が高温燃焼ガスか
ら得た動力によって、シャフト21を介して圧縮機13が駆
動され、同様にタービン19によりシャフト20を介して圧
縮機12が駆動される。また、ファン４がタービン19によ
って駆動され、シャフト20とファン４との間には遊星歯
車列８およびトルクフレーム10が機械的に介在してい
る。ファンは、大量の空気に適度の加速を与え、これに
より実質的な前方推力が得られる。ファンや圧縮機を駆
動するためにタービンで消費されなかった残りのエネル
ギーは、追加の前方推力として排気ノズル22より出力さ
れる。
図１および図２を参照して、遊星歯車列８では、太陽
歯車24がシャフト20により回転駆動される。環状歯車26
はエンジン固定部に固定され、回転する太陽歯車に対し
て静止した状態に維持されている。多数の遊星歯車28
は、各遊星歯車が太陽歯車および環状歯車に噛合するよ
うに、遊星キャリア30に回転可能に取り付けられてい
る。太陽歯車，遊星キャリアおよび環状歯車が共通の中
心軸14を共有する一方、各遊星歯車はそれぞれ回転軸32
を有している。実施例に示されているように、太陽歯車
と遊星キャリアとは中心軸を中心として回転可能であ
り、一方、環状歯車はこれらに対して静止した状態に定
められる。望ましくは、これら歯車は、確実かつ円滑に
噛合するとともに静かに動作する二重はすば（bihelica
l）歯車である。しかしながら本発明では、如何なる種
類の歯車を用いてもよい。なお、図においては、説明を
明瞭にするために単純な平歯車として示している。
図２は、図１の歯車駆動システムの要部を詳細に示す
図である。太陽歯車構成体50は、シャフト20の前端部19
と太陽歯車24とを含む。静止環状歯車構成体52は、環状
歯車26と非回転支持部54とを備え、この非回転支持部54
は、例えばエンジンケースまたは環状歯車をエンジンケ
ースに連結する取付部である。遊星歯車構成体56は、多
数の遊星歯車28と、前端プレート31および後端プレート
33を有する遊星キャリア30と、キャリアに取り付けられ
て遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車ジャーナル軸
58とを備える。また遊星キャリア30は、周方向に沿って
遊星歯車28の間となる位置に多数の孔を有し、その１つ
が図において符号76で示されている。
太陽歯車構成体50は、遊星歯車列の一部を構成し、動
力装置２（図１）からの回転運動およびトルクを受ける
入力歯車構成体である。遊星歯車構成体56は、遊星歯車
列の一部を構成し、遊星歯車列より出力される回転運動
およびトルクをファンに伝達する出力歯車構成体であ
る。
トルクフレーム10によって、遊星キャリア30からファ
ンブレード４に代表されるブレード推進部に至る連結部
が完成される。ファンブレード４はディスク70の外周面
に取り付けられる。ディスク70の孔72にはスプライン71
を介してトルクフレームが一体的に取り付けられ、これ
によりトルクフレームがファンブレードと一体的に回転
する。トルクフレームは、周方向に不連続な第１の端部
９を有し、その終端部には、個々に離散し、それによっ
て独立して可撓性を有する一連のアーム78が設けられ
る。そしてトルクフレームの第２の端部11は第１の端部
より軸方向に離間している。各アームは、トルクフレー
ムに近い側の端部29と遠い側の端部34とを有している。
各アームが対応する前端プレート31の孔76を挿通するよ
うに設定する。周方向に隣り合う遊星歯車間の各中間部
では、ジョイント79により遊星キャリアがトルクフレー
ムアーム78の遠い側の端部に連結されている。各アーム
の遠い側の端部では、各アームの長手方向中心線35が、
遊星歯車の軸32に対して少なくとも同程度の径位置とさ
れる。従って、少なくとも各アームの遠い側の端部の一
部が、遊星歯車の軸よりも大きい径位置とされる。そし
て、前記第２の端部近傍において、トルクフレーム10が
回転ディスク70に連結されている。
運転中は、ファンブレード４が大気とふれあうときに
発生する力によりファンブレード４の回転作動に対する
抵抗力が生じる。この抵抗力は、中心軸14から限られた
距離の範囲に作用するので、その作用が蓄積されて、動
力装置により相殺されるべきトルクが発生する。このト
ルクが遊星歯車構成体を介してトルクフレームに伝達さ
れる部分の連結構造が、本発明の主要部をなすものであ
り、図３に示す従来の構成に対して最も対照的な部分で
ある。
図３は、従来構成の歯車駆動システムを示す。本発明
同様、歯車駆動システムは、環状歯車26'と、太陽歯車2
4'と、遊星歯車28'と、遊星キャリア30'と、トルクフレ
ーム10'とを備える。遊星キャリア30'は、前端プレート
31'と後端プレート33'とを備える。各遊星歯車は、ジャ
ーナル軸58'を介して遊星キャリアに回転可能に取り付
けられ、各ジャーナル軸は、連結された遊星軸の回転軸
となる中心軸32'を有する。なお、明瞭化のために、こ
こでは１つの遊星ジャーナル軸58'のみを示し、前端お
よび後端プレート31',33'に連結された他の構成は省略
する。同様に、ファンブレードもまた図示していない
が、その代わりとして、駆動システムにより生ぜられる
トルクＴを示している。動力装置は、太陽歯車と遊星キ
ャリアとトルクフレームとを、トルク負荷Ｔの方向とは
逆方向の方向Ｒに沿って回動する。一般に従来のもので
は、トルクフレームが遊星キャリアに取り付けられ、こ
の遊星キャリアには、動力装置と被駆動部との間に発生
するねじりたわみの少なくとも一部が作用する。トルク
フレームは、遊星キャリアの一端のプレートに取り付け
られたシャフトとして簡素化して示されている。その他
多くの構成は、遊星キャリアから見分けのつかない総合
体としてのトルクフレームに含まれるが、これらは全て
遊星キャリアにねじりたわみを伝達するという特徴を有
している。その結果、遊星キャリアの前端プレート31'
および後端プレート33'は、その周面が互いに角度θだ
け異なる位置にずれることとなる。各ジャーナル軸58'
は、仮想線で示されるように、偏向方向32''を遊星歯車
回転軸32'とみなして遊星キャリアが回転するようにゆ
がめられる。遊星歯車の軸がねじられて中心軸14'と平
行でなくなっても、太陽歯車および環状歯車の軸は中心
軸14'に対して平行を保ち続けるので、これら各軸が平
行を維持しようとすると、遊星歯車と太陽歯車との間お
よび遊星歯車と環状歯車との間が噛合状態から外れる。
もし各軸が平行でない状況に対応可能なように歯車の歯
が設計されているとしても、そのようなものは単一の作
動条件下のみに有効なものと思われる。ねじりたわみを
最小限に抑えるため、遊星キャリアの強度を上げて遊星
歯車列を補強したり、歯車の歯自体の強度を上げること
も考えられるが、これらは通常、重量，コスト，サイズ
の増加や、許容することのできない全ての要素を含んで
いる。
本発明によれば、遊星キャリアがねじりたわみから隔
絶されてその影響を受けることなく、キャリアからトル
クフレームにトルクが伝達される。すなわち実質的に全
てのねじりたわみがトルクフレームに作用し、遊星キャ
リアにはねじりたわみが全く生じることはない。このよ
うな隔絶のための特徴を備えた一実施例を図４に示す。
図４は、キャリア組立ボルト90（図では２本のみを示
す）により一体的に突き合わせて連結されるキャリア30
の前端プレート31と後端プレート33とを示している。図
６及び７に最も示されているように、突き合わせ接触部
分は、キャリアの周方向の所定範囲にわたって延在して
いる。各キャリア端部プレート同士の接合面によって肩
部93が形成される。キャリアの前端プレート31は、円周
方向で遊星歯車の中間位置に一連の孔76を有する。この
部分に対応する円周方向に沿った位置では、トルクフレ
ーム10が周方向に沿って不連続となっており、すなわち
その終端部には一連のトルクフレームアーム78が設けら
れる。各アームは、上記孔を軸方向に貫通し、キャリア
の前端プレート31と後端プレート33との中間位置まで軸
方向に延びている。この中間位置において、各アーム
は、ジョイント79によりキャリアに連結される。このジ
ョイント79は、トルクフレームとキャリアの間に機械的
に介在されている。ジョイント79は、フランジ83を備え
たハウジング82と、このハウジング内に収納され、両端
が切削された玉84とを備える球面軸受80である。ジョイ
ント79は、紙面に対して垂直な径方向軸86および接線方
向軸88の双方を中心として回転することができる。ハウ
ジング取付ナット92は、フランジ83と反対側のハウジン
グ端部に螺合される。このナットを締め付けることによ
りハウジング82を肩部93に押圧させ、これにより球面軸
受がキャリアに固定される。取付ボルト96は、各トルク
フレームアーム内にほぼ軸方向に沿って形成された第１
孔98および上記玉内に形成された第２孔99を貫通してい
る。取付ボルト96および対応するナット94により、各ト
ルクフレームアーム78が関節としての玉84すなわち遊星
キャリア30に連結される。
ねじり荷重が加わると、トルクフレームのひねり又は
ねじりたわみにより、トルクフレームアーム78が、偏向
していない位置より図において仮想線で示す角度θ’だ
け偏向した位置78''に明らかに曲げられる。このとき、
玉84が径方向軸86を中心として回転可能であり、トルク
フレームアームが曲げられるため、遊星キャリア30がね
じりたわみから隔絶され、その影響を受けることはな
い。
キャリアとトルクフレームアームとの間の回転連結部
の構成が異なるものであっても、上記実施例と同様に好
ましいものとすることができる。図５は、このような連
結部の一例を示す。この連結部では、各トルクフレーム
アーム78に径方向に延びる孔100が形成され、この孔100
内にブッシュ102が圧入されている。またキャリア30に
は同様にブッシュ103が圧入される孔101が形成されてい
る。トラニオン104は、キャリア30の孔101内に径方向に
沿って配置され、トラニオン保持スクリュー105により
その内部に保持されている。またトラニオン104は、ト
ルクフレームアーム78内の孔100を貫通して延び、キャ
リアとトルクフレームとを回転可能に連結している。負
荷が加わると、トルクフレームアーム78とブッシュ102
とが径方向軸86を中心として揺動する一方、トラニオン
はキャリアに対して静止した状態に維持される。すなわ
ち図４の球面軸受80の場合と同様に、トラニオン連結機
構により、トルクフレームアームに接線方向にねじりた
わみが作用して曲げられても、遊星キャリアにねじり力
やねじりたわみが作用することがないようになってい
る。
回転連結部の軸方向位置もまた、本発明の駆動システ
ムの性能向上に寄与している。図６は、方向Ｒに向けて
中心軸14を中心として回転する遊星キャリア30を示す簡
略図である。供給駆動力110は、遊星歯車28の軸方向に
おける中間点112を中心として左右対称に作用してお
り、遊星歯車の旋回動作によりキャリアに伝達される力
を示している。供給駆動力は、遊星キャリアを回転駆動
しており、すなわち出力歯車構成体の駆動力である。こ
の供給駆動力は遊星キャリアにおける遊星歯車の軸方向
の中間点112に対応した位置に作用する合成駆動力114と
して表すことができる。またキャリアには、各回転連結
部（図示せず）に対して軸方向および円周方向に対応し
た各位置116において、個々に反力118が作用する。これ
ら回転連結部は軸方向において所定の位置116となるよ
う配置され、これにより全ての各反力118が中心軸14に
対して垂直で、かつ遊星歯車の軸方向の中間点112と一
致した共通の面内に位置する。この結果、個々の反力11
8に対応する正味の合成反力120もまた、軸方向中間点11
2に対応する位置に作用する。軸方向の中間点112におい
て、合成反力120と合成駆動力114との軸方向における位
置が一致するため、キャリアにねじりたわみが作用する
ことが確実に防がれている。もし軸方向に一致していな
い場合、例えば仮に合成反力120'が合成駆動力114から
軸方向に距離Ｓだけ離れている場合、キャリアは、上記
球面軸受による効果を減少させるようなねじり力の作用
を受けることとなる。
図７は、連結位置116が中間点112より前後にずれてい
る状態を示している。供給駆動力110は、遊星歯車の軸
方向中間点112を中心として左右対称に作用し、遊星キ
ャリアを回転駆動する、すなわち出力歯車構成体の駆動
力である。この供給駆動力より生じる合成駆動力114
が、遊星歯車の軸方向中間点112に対応する位置におい
て、キャリアに作用する。周方向に近接している連結部
（図示せず）は、中間点112より前方に距離ｄだけオフ
セットした位置116'、および中間点より後方に同じ距離
ｄだけオフセットした位置116''に位置している。この
ように連結部が中間点112より等距離ずつ前方および後
方に交互に円周に沿って配置されるため、個々の反力11
8'および118''より与えられる合成反力120'は、軸方向
において中間点112に対応する位置に作用し、合成駆動
力114と軸方向で一致する。このように軸方向中間点112
において、合成反力120と合成駆動力114とが軸方向にお
いて一致するため、ねじりたわみからキャリアが隔絶さ
れる。
上述した本発明の好適実施例においては、太陽歯車構
成体50（図２）が入力歯車構成体であり、遊星歯車構成
体56が出力歯車構成体であり、そして環状歯車構成体が
静止体である。また、これら３つの歯車構成体の１つを
入力歯車構成体とし、残る２つの歯車構成体を出力体ま
たは静止体とすることは、当業者であれば容易である。
例えば１つの構成例として、遊星キャリアを静止体と
し、環状歯車が回転するように構成する。この構成にお
いては、太陽歯車構成体が入力歯車構成体であり、遊星
歯車構成体に代えて環状歯車構成体が出力歯車構成体と
なる。このような構成とするためには、環状歯車支持部
54が中心軸14を中心として回転可能に支持ケースに取り
付けられるとともに、遊星キャリア30が静止体である必
要がある。この構成においては、上述したような回転連
結部により、トルクフレームが遊星キャリアを回転する
ことのないガスタービンエンジンの支持部等の静止構成
体に連結し、これによりトルクフレームに歯車列を介し
て伝達されるトルクが作用するようになっている。すな
わち供給駆動力110およびその合成力114は上記の場合と
同様に与えられるが、これらはキャリアを回転駆動させ
るためのものではない。
また本発明の歯車駆動システムでは、太陽歯車構成
体，環状歯車構成体および遊星歯車構成体のうち１つを
入力歯車構成体とし、残りの歯車構成体を出力歯車構成
体と構成することもできる。このように１つの入力系と
２つの出力系を有する構成においても、上述したような
回転連結部により遊星キャリアがトルクフレームの第１
の端部に連結されるという本発明によって、同様の効果
が得られる。
本発明の好適実施例では、二重はすば歯車および遊星
キャリアに設けられた遊星歯車を支持するジャーナル軸
受が用いれられたが、本発明の趣旨および範囲を逸脱し
ない限り、他のタイプの歯車および軸受構成のものとす
ることもできる。
本発明では前後に歯車が設けられた軸流式ガスタービ
ンエンジンについて説明してきたが、遊星歯車列を介し
てトルクが伝達される他の機械にも適用できる。本発明
は、その趣旨および特徴を逸脱しない範囲において異な
る形式で実施することも可能である。このような本発明
の実施例は、上述した実施例に限らず、添付した請求項
によって示される発明の範囲において、請求項と同等の
範囲においてあらゆる手段の変更を加えてもよく、すな
わちこのようなものを包含するものである。
上述した本発明の請求の範囲を以下に述べる。
フロントページの続き (72)発明者 ブルノ，ジョン ディ. アメリカ合衆国，コネチカット 06074, サウス ウィンザー，ロバート ドライ ブ 80 (56)参考文献 特開 昭63−167148（ＪＰ，Ａ) 米国特許2547877（ＵＳ，Ａ) 西独国特許出願公開1500451（ＤＥ, Ａ１) 英国特許691775（ＧＢ，Ａ) 英国特許1367343（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 1/28 - 1/48 F16H 48/00 - 48/30 B64C 13/34 F02C 7/36 F16H 57/00 - 57/12

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】太陽歯車を備えた太陽歯車構成体と、 環状歯車を備えた環状歯車構成体と、 遊星キャリアに取り付けられるとともに前記太陽歯車お
    よび前記環状歯車の中間に機械的に介在され、かつこれ
    らに噛合する複数の遊星歯車を備えた遊星歯車構成体
    と、を備えた遊星歯車列を有し、 前記遊星キャリアが互いに突き合わせて連結される前端
    プレート及び後端プレートを有し、両プレート間の突き
    合わせ接触部分がキャリアの周方向の所定範囲にわたっ
    て延在しており、かつ、前記前端プレートが複数の孔を
    有し、 前記太陽歯車構成体，環状歯車構成体および遊星歯車構
    成体のうちの１つが、駆動源からのトルクを受ける入力
    歯車構成体であるとともに、前記太陽歯車構成体，環状
    歯車構成体および遊星歯車構成体の残りのうち少なくと
    も１つが、被駆動部にトルクを伝達する出力歯車構成体
    であり、 かつ、個々に独立して可撓性を有する一連のアームが終
    端に設けられる第１の端部を有するトルク伝達機構を有
    し、各アームが近い側の端部と遠い側の端部とを有し、
    各アームが対応するプレートの孔を挿通するように設定
    し、前記アームの遠い側の端部が複数の連結部によって
    前記遊星歯車構成体へ連結され、少なくとも各アームの
    遠い側の端部の一部が前記遊星歯車の軸よりも大きい径
    位置にあり、前記各連結部が、前記歯車列を伝達する荷
    重経路に関し、前記トルク伝達機構と遊星歯車構成体と
    の中間に機械的に介在され、各連結部が、少なくとも径
    方向軸まわりに回転可能であることを特徴とするブレー
    ド推進部の歯車駆動システム。
  2. 【請求項２】前記遊星キャリアを駆動する合成駆動力
    と、前記遊星キャリアの回転連結部に作用する合成反力
    とが軸方向で一致するように、前記回転連結部が遊星キ
    ャリアに対して配置されることを特徴とする請求項１に
    記載の歯車駆動システム。
  3. 【請求項３】前記太陽歯車構成体が入力歯車構成体であ
    り、前記遊星歯車構成体が出力歯車構成体であり、前記
    環状歯車構成体が太陽歯車構成体および遊星歯車構成体
    に対して静止していることを特徴とする請求項１に記載
    の歯車駆動システム。
  4. 【請求項４】前記太陽歯車構成体が入力歯車構成体であ
    り、前記環状歯車構成体が出力歯車構成体であり、前記
    遊星歯車構成体が太陽歯車構成体および環状歯車構成体
    に対して静止していることを特徴とする請求項１に記載
    の歯車駆動システム。
  5. 【請求項５】前記太陽歯車構成体が入力歯車構成体であ
    り、前記環状歯車構成体および遊星歯車構成体が出力歯
    車構成体であることを特徴とする請求項１に記載の歯車
    駆動システム。
  6. 【請求項６】前記連結部が、球面軸受を有することを特
    徴とする請求項１に記載の歯車駆動システム。
  7. 【請求項７】前記トルク伝達機構の第１の端部の終端に
    複数のアームが設けられ、各アームがほぼ軸方向に延び
    る第１の孔を有し、 前記各球面軸受が、前記遊星キャリアに支持されてこの
    遊星キャリアに対して静止したハウジングと、前記ハウ
    ジング内に配置され、このハウジングに対して少なくと
    も径方向軸まわりに回転可能な玉と、を有し、 各玉が前記複数のアームの対応する一つと連結されてい
    ることを特徴とする請求項６に記載の歯車駆動システ
    ム。
  8. 【請求項８】前記トルク伝達機構の第１の端部の終端に
    複数のアームが設けられ、各アームがそれぞれ径方向に
    延びる孔を有し、 前記遊星キャリアが、前記孔に対応して径方向に延びる
    複数の孔を有し、 トラニオンが、前記径方向に延びる孔および前記対応し
    て径方向に延びる孔を径方向に挿通して延び、前記トル
    クフレームと前記キャリアを回転可能に連結するよう
    に、径方向に配置されることを特徴とする請求項１に記
    載の歯車駆動システム。
  9. 【請求項９】前記太陽歯車構成体と前記環状歯車構成体
    と前記遊星歯車構成体とが二重はすば歯車であることを
    特徴とする請求項１に記載の歯車駆動システム。
  10. 【請求項１０】トルク入力源により駆動される太陽歯車
    を備えた太陽歯車構成体と、この太陽歯車構成体に対し
    て静止した環状歯車を備えた環状歯車構成体と、ジャー
    ナル軸により遊星キャリアに取り付けられるとともに太
    陽歯車および環状歯車の中間に機械的に介在され、合成
    駆動力によって遊星キャリアが回転駆動されるように太
    陽歯車および環状歯車に噛合する複数の遊星歯車を備え
    た遊星歯車構成体と、を備えた遊星歯車構成体を有し、
    前記遊星キャリアが互いに突き合わせて連結される前端
    プレートと後端プレートを有し、両プレートの突き合わ
    せ接触部分が前記キャリアの周方向の所定範囲にわたっ
    て延在しており、前記前端プレートが複数の孔を有し、 かつ、被駆動部を駆動するためのトルク伝達機構を有
    し、このトルク伝達機構が、中心軸まわりに回転可能で
    あるとともに、個々に独立して可撓性を有する一連のア
    ームが終端に設けられた第１の端部と、回転体に連結さ
    れる第２の端部とを有し、各アームが近い側の端部と遠
    い側の端部を有するとともに、各アームが対応するプレ
    ートの孔を軸方向に挿通するように設定し、少なくとも
    各アームの遠い側の端部の一部が遊星歯車の軸よりも大
    きい径位置とされ、 更に、前記キャリアに対して周方向に沿って配設される
    複数の連結部を有し、各連結部が、前記歯車列を伝達す
    る荷重経路に関して、前記トルク伝達機構と遊星歯車構
    成体との中間に機械的に介在され、かつ、各連結部は、
    少なくとも径方向軸まわりに回転可能に遊星キャリアを
    アームの遠い側の端部に連結しており、各連結部を介し
    てキャリアに合成反力が作用し、 前記遊星歯車の軸方向中間位置において前記合成反力と
    前記合成駆動力との軸方向位置が一致し、前記キャリア
    にねじりたわみが作用することなく、前記キャリアから
    アームに前記合成駆動力が伝達されるように、前記連結
    部が前記キャリアに対して軸方向に配置されていること
    を特徴とするブレード推進部の歯車駆動システム。
  11. 【請求項１１】トルク入力源により駆動される太陽歯車
    を備えた太陽歯車構成体と、前記太陽歯車に対して静止
    した環状歯車を備えた環状歯車構成体と、ジャーナル軸
    により遊星キャリアに取り付けられるとともに太陽歯車
    および環状歯車の中間に機械的に介在され、合成駆動力
    によって遊星キャリアが回転駆動されるように太陽歯車
    および環状歯車に噛合する複数の遊星歯車を備えた遊星
    歯車構成体と、を備えた遊星歯車列を有し、前記遊星キ
    ャリアが、互いに突き合わせて連結される前端プレート
    及び後端プレートを有し、両プレートの突き合わせ接触
    部分が、前記キャリアの周方向の所定範囲にわたって延
    在しており、前記前端プレートが複数の孔を有し、 かつ、被駆動部を駆動するためのトルク伝達機構を有
    し、このトルク伝達機構が、中心軸まわりに回転可能で
    あるとともに、個々に独立して可撓性を有する一連のア
    ームが終端に設けられた第１の端部と、回転体に連結さ
    れる第２の端部とを有し、各アームが近い側の端部と遠
    い側の端部を有するとともに、各アームが対応するプレ
    ートの孔を軸方向に挿通するように設定し、少なくとも
    各アームの遠い側の端部の一部が遊星歯車の軸よりも大
    きい径位置とされ、 更に、前記キャリアに対して周方向に沿って配置される
    複数の連結部を有し、各連結部が、前記歯車列を伝達す
    る荷重経路に関して、前記トルク伝達機構と遊星歯車構
    成体との中間に機械的に介在され、かつ、各連結部が、
    少なくとも径方向軸まわりに回転可能に遊星キャリアを
    アームの遠い側の端部に連結しており、各連結部を介し
    てキャリアに合成反力が作用し、 前記キャリアにねじりたわみが作用することなく、前記
    キャリアからアームに前記合成駆動力が伝達されるよう
    に、前記連結部は、前記キャリアに対し、前記中心軸に
    垂直な共通の面で、かつ、前記遊星歯車の軸方向中間位
    置に配置されることを特徴とするブレード推進部の歯車
    駆動システム。
  12. 【請求項１２】太陽歯車構成体が駆動源からのトルクを
    受ける入力歯車構成体であり、環状歯車構成体が被駆動
    部にトルクを与える出力歯車構成体であり、遊星歯車構
    成体が静止体であり、トルク伝達機構の第２の端部が非
    回転支持構造に連結していることを特徴とする請求項10
    に記載の歯車駆動システム。
  13. 【請求項１３】太陽歯車構成体が駆動源からのトルクを
    受ける入力歯車構成体であり、環状歯車構成体が被駆動
    部にトルクを与える出力歯車構成体であり、遊星キャリ
    アが静止体であり、トルク伝達機構の第２の端部が非回
    転支持構造に連結していることを特徴とする請求項11に
    記載の歯車駆動システム。
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