JP6328715B2 - ガスタービンギアボックス入力シャフト - Google Patents

Description

本主題は、広くには、ガスタービンエンジンに関し、さらに詳しくは、ガスタービンエンジンのギアボックスの入力シャフトに関する。

ガスタービンエンジンは、一般に、互いに流れに関して連絡して配置されたファンおよびコアを備える。さらに、ガスタービンエンジンのコアは、一般に、連続的な流れの順番にて、圧縮機部分、燃焼部分、タービン部分、および排気部分を備える。動作時に、空気がファンから圧縮機部分の入り口へともたらされ、圧縮機部分において、１つ以上の軸流圧縮機が、空気を燃焼部分に達するまでに徐々に圧縮する。燃料が、圧縮された空気と混合され、燃焼部分において燃やされ、燃焼ガスをもたらす。燃焼ガスは、燃焼部分からタービン部分へと導かれる。タービン部分を通過する燃焼ガスの流れは、タービン部分を駆動し、その後に排気部分を通って（例えば、大気へと）導かれる。さらに、コアは、一般に、タービン部分の回転によって圧縮機部分も駆動されるよう、タービン部分と圧縮機部分との間を延びる１つ以上のシャフトを備える。

コアの１つ以上のシャフトを、ガスタービンエンジンの動作時のファンの回転を促進するために、ファンへと機械的に結合させることもできる。しかしながら、コアの１つ以上のシャフトの回転速度をより効率的なファンの回転速度へと減速するために、ギアボックスが、コアの１つ以上のシャフトをファンを駆動するファンシャフトへと機械的に結合させるために設けられる。

ギアボックスを、或る程度の移動の受け入れ（例えば、ファンおよび／またはコアにおける振動）を可能にするように取り付けることができる。しかしながら、鳥の衝突またはファンブレードの喪失などの極端な出来事により、例えばガスタービンエンジンの軸方向、径方向、および／または周方向に沿ったファンシャフトのかなりの移動が引き起こされる可能性がある。これらの極端な出来事は、ギアボックスを許容範囲を超えて変位させかねず、結果としてギアボックス内の１つ以上のギアを動かなくさせ、あるいは他のかたちで機能不能にしかねない。さらに、通常の動作条件においても、ギアボックスは、熱膨張／収縮、航空機の操縦、機械的な荷重、などに起因して、著しいひずみおよび／または変位を被る可能性がある。時間ともに、これらが、ギアボックスおよびエンジンそのものの使用可能時間を短くするように作用する可能性がある。

したがって、特定の量の変位を受け入れることが可能でありつつ、ギアボックスへのそのような変位を絶縁するギアボックス用の入力シャフトが、有用であると考えられる。

米国特許第８，８９９，９１５号明細書

本発明の態様および利点は、一部は以下の説明において述べられ、あるいは明細書から自明であってよく、もしくは本発明の実施を通じて習得可能であってよい。

本開示の一実施形態によれば、タービンギアボックス入力シャフトが提供される。タービンギアボックス入力シャフトは、エンジン動力ギアボックスに係合し、エンジン動力ギアボックスの中央エンジン軸に沿って延びているギア継手を備えることができる。タービンギアボックス入力シャフトは、ギア継手へと同軸に接続された分離可能な調整部分と、ギア継手の反対側において分離可能な調整部分へと接続されたスプール継手とをさらに備えることができる。スプール継手を、エンジンタービンスプールに係合させることができる。

本開示の別の実施形態によれば、ガスタービンエンジンが提供される。ガスタービンエンジンは、中心軸に沿って延び、流体の流れを受け取って圧縮するための圧縮機と、燃焼器と、タービンと、動力ギアボックスと、ギアボックス入力シャフトとを備えることができる。燃焼器およびタービンを、圧縮機の下流に配置することができる。動力ギアボックスを、タービンにおいて生み出された回転入力を受け取るように中心軸を中心にして配置することができる。ギアボックス入力シャフトを、タービンおよび動力ギアボックスに動作可能に接続することができる。ギアボックス入力シャフトは、ギア継手と、分離可能な調整部分と、スプール継手とを備えることができる。ギア継手を、動力ギアボックスに係合させることができ、中央エンジン軸に沿って延ばすことができる。分離可能な調整部分をギア継手へと同軸に接続できる一方で、スプール継手をタービンに係合させ、ギア継手の反対側において分離可能な調整部分へと接続することができる。

本発明のこれらの特徴、態様、および利点、ならびに他の特徴、態様、および利点が、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照して、よりよく理解されるであろう。本明細書に取り入れられて本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、明細書と協働して本発明の原理を説明する役に立つ。

当業者へと向けられた本発明の最良の態様を含む本発明の充分かつ本発明を実施可能にする開示が、添付の図面を参照して、明細書において説明される。

本主題の種々の実施形態による典型的なガスタービンエンジンの概略の断面図を示している。 本開示の典型的なエンジンの実施形態に搭載されたギアボックスの断面図を示している。 図２の搭載されたギアボックスの概略の断面図を示している。 本開示の典型的な実施形態によるギアボックス入力シャフトの拡大図を示している。

次に、本発明の現在の実施形態（その１つ以上の例が、添付の図面に示されている）を、詳細に説明する。詳細な説明においては、数字および文字による記号表示を、図中の各特徴を指して使用する。図面および説明における類似または同様の記号表示は、本発明の類似または同様の部分を指して用いられている。本明細書において使用されるとき、用語「第１」、「第２」、および「第３」は、或る構成要素を別の構成要素から区別するために入れ換え可能に使用することができ、個々の構成要素の場所または重要性を意味するものではない。

ここで図面を参照すると、同一の数字は、図面の全体を通して同じ構成要素を指し示しており、図１が、本開示の典型的な実施形態によるガスタービンエンジンの概略の断面図である。より詳しくは、図１の実施形態に関して、ガスタービンエンジンは、本明細書において「ターボファンエンジン１０」と称される高バイパスのターボファンジェットエンジン１０である。図１に示されるとおり、ターボファンエンジン１０は、軸方向Ａ（参照のために提示された長手方向の中心線または中心軸１２に平行に延びている）と、径方向Ｒとを定めている。一般に、ターボファン１０は、ファン部分１４と、ファン部分１４の下流に配置されたコアタービンエンジン１６とを備える。

図示の典型的なコアタービンエンジン１６は、一般に、環状の取り入れ口２０を定める実質的に筒状の外ケーシング１８を備える。外ケーシング１８は、ブースタまたは低圧（ＬＰ）圧縮機２２ならびに高圧（ＨＰ）圧縮機２４を備える圧縮機部分と、燃焼器または燃焼部分２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８および低圧（ＬＰ）タービン３０を備えるタービン部分と、ジェット排気ノズル部分３２とを、順次の流れの関係にて囲んでいる。高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール３４が、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４へと駆動可能に接続する。低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール３６が、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２へと駆動可能に接続する。

図示の実施形態において、ファン部分１４は、複数のファンブレード４０を互いに間隔を空けたやり方でディスク４２へと結合させて有している可変ピッチファン３８を備える。図示のとおり、ファンブレード４０は、径方向Ｒにおおむね沿ってディスク４２から外方向に延びている。各々のファンブレード４０は、ファンブレード４０がファンブレード４０のピッチを一斉にまとめて変化させるように構成された適切な駆動部材４４へと動作可能に結合しているがゆえに、ピッチ軸Ｐを中心にしてディスク４２に対して回転可能である。ファンブレード４０、ディスク４２、および駆動部材４４は一緒に、動力ギアボックス４６を横切るＬＰシャフト３６によって長手軸１２を中心にして回転可能である。動力ギアボックス４６は、ＬＰシャフト３６の回転速度をより効率的なファンの回転速度へと減速するための複数のギアを備えており、１つ以上の結合システム４７を介してコアフレームまたはファンフレームの一方または両方へと取り付けられる。

さらに図１の典型的な実施形態を参照すると、ディスク４２は、複数のファンブレード４０を通過する気流を促進するように空気力学的に外形付けられた回転可能な前部ハブ４８によって覆われている。さらに、典型的なファン部分１４は、ファン３８および／またはコアタービンエンジン１６の少なくとも一部分を周状に囲む環状のファンケーシングまたは外側ナセル５０を備える。ナセル５０を、複数の周方向に間隔を空けつつ位置する出口案内羽根５２によってコアタービンエンジン１６に対して支持されるように構成できることを、理解すべきである。さらに、ナセル５０の下流部分５４を、コアタービンエンジン１６の外側部分を覆って延ばすことで、両者の間にバイパス気流の通路５６を定めることができる。

ターボファンエンジン１０の動作時に、空気５８が、ナセル５０および／またはファン部分１４の関連の導入口６０を通ってターボファン１０に進入する。空気５８がファンブレード４０を通過するとき、矢印６２によって示されるとおりの空気５８の第１の部分が、バイパス気流の通路５６へと向けられ、あるいは導かれ、矢印６４によって示されるとおりの空気５８の第２の部分が、ＬＰ圧縮機２２へと向けられ、あるいは導かれる。空気の第１の部分６２と空気の第２の部分６４との間の比は、一般に、バイパス比として知られる。次いで、空気の第２の部分６４の圧力が、高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通って燃焼部分２６へと導かれるときに高められ、燃焼部分２６において燃料と混合されて燃やされ、燃焼ガス６６をもたらす。

燃焼ガス６６は、ＨＰタービン２８を通って導かれ、ＨＰタービン２８において、燃焼ガス６６からの熱および／または運動エネルギの一部が、外ケーシング１８に結合したＨＰタービンステータ羽根６８とＨＰシャフトまたはスプール３４に結合したＨＰタービンロータブレード７０とからなる順次の段によって抽出され、すなわちＨＰシャフトまたはスプール３４を回転させることにより、ＨＰ圧縮機２４の動作を維持する。次いで、燃焼ガス６６は、ＬＰタービン３０を通って導かれ、ＬＰタービン３０において、熱および運動エネルギの第２の部分が、外ケーシング１８に結合したＬＰタービンステータ羽根７２とＬＰシャフトまたはスプール３６に結合したＬＰタービンロータブレード７４とからなる順次の段によって燃焼ガス６６から抽出され、すなわちＬＰシャフトまたはスプール３６を回転させることにより、ＬＰ圧縮機２２の動作および／またはファン３８の回転を維持する。

その後に、燃焼ガス６６は、コアタービンエンジン１６のジェット排気ノズル部分３２を通って導かれ、推進用の推力をもたらす。同時に、空気の第１の部分６２の圧力は、空気の第１の部分６２がターボファン１０のファンノズル排気部分７６から排出されてやはり推進用の推力をもたらす前に、バイパス気流の通路５６を通って案内されるときに実質的に高められる。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、およびジェット排気ノズル部分３２が、コアタービンエンジン１６を通って燃焼ガス６６を導くための高温ガス経路７８を少なくとも部分的に定める。

しかしながら、図１に示した典型的なターボファンエンジン１０が、あくまでも一例にすぎず、他の典型的な実施形態において、ターボファンエンジン１０が、任意の他の適切な構成を有してよいことを、理解すべきである。

ここで図２を参照すると、本開示の典型的な実施形態によるガスタービンエンジン１０のためのギアボックス１００の側面図が示されている。少なくとも特定の典型的な実施形態において、図２のギアボックス１００を、図１のターボファンエンジン１０へと組み込む（例えば、図示の典型的なギアボックス４６として構成する）ことができ、したがって同一または類似の番号は、同一または類似の部分を指すことができる。

図２の実施形態に関して、ギアボックス１００は、ＬＰシャフト３６からの回転力を出力シャフトまたはファンシャフト１０４へと伝えるための歯車列１０２を備える。具体的には、ＬＰシャフト３６は、入力シャフト１１２へと取り付けられ、入力シャフト１１２を駆動する。ＬＰシャフト３６は、支柱１０６を含むコアフレームによってコア１６内に支持される。支柱１０６は、軸受アセンブリ１０８を介してＬＰシャフト３６を支持するように構成される。図示の実施形態において、軸受アセンブリ１０８は、ＬＰシャフト３６の回転を受け入れ、ＬＰシャフト３６を径方向Ｒについて支持することができる単一の玉軸受アセンブリを備える。しかしながら、これに加え、あるいはこれに代えて、軸受アセンブリ１０８は、他の典型的な実施形態において、１つ以上のころ要素による軸受など、任意の他の適切な軸受要素を備えてもよい。

したがって、動作時に、入力シャフト１１２は、ＬＰシャフト３６からの回転力を歯車列１０２へと第１の方向にもたらすことができる。したがって、歯車列１０２は、取り付けられたファンシャフト１０４を回転させてファン３８を駆動し、複数のファンブレード４０を回転させ、ターボファンエンジン１０のための推力をもたらすことができる。

入力シャフト１１２は、ギアボックス１００へと接続されてギアボックス１００に係合したギア継手１１４と、ＬＰシャフト３６へと接続されてＬＰシャフト３６に係合したスプール継手１１６との間を中心軸１２に沿って延びている。入力シャフト１１２の特定の実施形態は、１つ以上の別個の分離可能部分を有する。例えば、特定の実施形態は、ギア継手１１４およびスプール継手１１６に同軸に接続される調整部分１１８を備える。図２〜４に示されるように、調整部分１１８は、前端１２０においてギア継手１１４へと接続され、反対側の後端１２２においてスプール継手１１６へと接続される。図２および３には、ただ１つの調整部分１１８が示されているが、随意による実施形態は、ギア継手１１４とスプール継手１１６との間に同軸に接続される複数の分離可能な調整部分１１８を備えることができる。

ターボファンエンジン１０の動作の際に、振動およびファン３８への他の力が、ファンシャフト１０４を介してギアボックス１００へと伝わる可能性がある。例えば、複数のファンブレード４０を通過する乱流の気流、または複数のファンブレード４０への鳥の衝突が、ファンシャフト１０４に応力および振動を生じさせる可能性がある。好都合なことに、入力シャフト１１２を、ギアボックス１００の歯車列１０２の歯車のうちの１つ以上を脱線させることなく、そのような応力および振動を実質的に吸収および軽減するように構成することができる。

図３および４に示されるように、特定の実施形態の調整部分１１８は、前端１２０から後端１２２まで軸方向に延びている本体１２４を備える。本体１２４を、ギア継手１１４およびスプール継手１１６の少なくとも一部分に同心に取り付けられるように構成することができる。前部フランジ１２６が、本体１２４の前端１２０において径方向に広がる一方で、後部フランジ１２８が、本体１２４の後端１２２において径方向に広がっている。各々のフランジ１２６、１２８は、移行半径（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ ｒａｄｉｕｓ）１３０、１３２によって本体１２４へとつながっている。前側の移行半径１３０が、本体１２４と前部フランジ１２６との間に位置する一方で、後ろ側の移行半径１３２は、本体１２４と後部フランジ１２８との間に位置する。各々の移行半径１３０、１３２は、１つ以上の径長さ（ｒａｄｉａｌ ｌｅｎｇｔｈ）１３４、１３６を有する。１つの移行半径１３０、１３２に複数の径長さ１３４、１３６が含まれる場合には、第１の径長さ１３４が、外面の湾曲形状のうちの軸方向に延びている部分を定めることができる一方で、第２の径長さ１３６が、外面の湾曲形状のうちの径方向に延びている部分を定めることができる。前側の移行半径１３０および後ろ側の移行半径１３２は、同一または別々の径長さ１３４、１３６を定めることができる。図示の移行半径１３０、１３２は、フランジ１２６、１２８と本体１２４との間に９０°の角度をおおむね形成しているが、本主題の技術的範囲から離れることなく、各々の移行半径１３０、１３２によって、おおむね鈍角または鋭角である角度を形成してもよいと考えられる。

さらなる実施形態は、各々の湾曲形状の反対側に定められる角部の面取り１３８を備える。角部の面取り１３８の特定の実施形態を、図３の典型的な実施形態に見られるように、直線角度１４０において定めることができる。いくつかの実施形態の直線角度１４０は、軸方向の中心線１２に対して１０°および７０°の角度に定められる。他の実施形態の直線角度１４０は、軸方向の中心線１２に対して２０°および４０°の角度に定められる。角部の面取り１３８の別の実施形態は、凸状の円弧（図示せず）において定められてもよい。

いくつかのフランジの実施形態の一部として、バンド１４２、１４４が、移行半径１３０、１３２から径方向に延びることができる。さらに、周状の取り付けリム１４６、１４８を、バンド１４２、１４４の径方向の先端に配置することができる。各々のバンド１４２、１４４は、バンド厚さ１５０、１５２を有する。エンジン内に取り付けられたときに、バンド厚さ１５０、１５２を、軸方向Ａに定めることができる。同様に、各々の周状の取り付けリム１４６、１４８は、軸方向Ａに定められるリム厚さ１５４、１５６を有する。特定の実施形態は、リム厚さ１５４、１５６よりも小さいバンド厚さ１５０、１５２を取り入れ、好都合なことに、フランジ１２６、１２８が隣接するギア継手１１４またはスプール継手１１６に当接することなく撓むことを可能にする。いくつかの実施形態は、そのような特徴を前部フランジ１２６または後部フランジ１２８あるいは両方に備えることができる。

例えば、典型的な実施形態において、前部バンド１４２は、前側の移行半径１３０から径方向に延びる。前部バンド１４２は、軸方向Ａに定められるバンド厚さ１５０を有し、前部バンド１４２上に配置された周状の取り付けリム１４６が、ギア継手１１４の一部分と係合する。周状の取り付けリム１４６は、前部バンド１４２のバンド厚さ１５０よりも大きいリム厚さ１５４を有する。さらなる実施形態または代案の実施形態においては、後部バンド１４４が、後ろ側の移行半径１３２から径方向に延びる。後部バンド１４４は、軸方向Ａに定められるバンド厚さ１５２を有し、後部のバンド１４４上に配置された周状の取り付けリム１４８が、スプール継手１１６の一部分と係合する。周状の取り付けリム１４８は、後部バンド１４４のバンド厚さ１５２よりも大きいリム厚さ１５６を有する。

調整部分１１８の特定の実施形態を、所望の形状へと曲げられたただ１片の材料で形成することができ、あるいはいくつかの別々の構成要素から形成することができる。

ギア継手１１４に目を向けると、いくつかの実施形態は、動力ギアボックス１００の一部分に位置したギア係合面１５８を備える。係合面１５８は、動作時にギアボックス１００を駆動するための１つ以上のギア歯を定めることができる。軸部１６０が、係合面１５８から分離可能な調整部分１１８に向かって軸方向に延びている。軸部１６０の軸方向の端部において、軸部フランジ１６２が、分離可能な調整部分１１８の前部フランジ１２６に係合するように径方向に広がっている。いくつかの実施形態においては、係合面１５８および軸部１６０を、単一の一体の部品として形成することができる。別の実施形態においては、係合面１５８が、１つまたは適切な方法に従って軸部へと選択的に接続される別個の部材であってよい。

調整部分のフランジと同様に、軸部フランジ１６２は、バンド厚さ１６８を有するバンド１６４と、軸部のバンド１６４の厚さ１６８よりも大きい厚さを有する周状の取り付けリム１６６とを備えることができる。加えて、軸部半径（ｓｈａｎｋ ｒａｄｉｕｓ）１６５を、軸部１６０と軸部のバンド１６４との間に、１つ以上の径長さ１３４、１３６に従って配置することができる。図示の軸部半径１６５は、軸部フランジ１６２と軸部１６０との間に９０°の角度をおおむね形成しているが、本主題の技術的範囲から離れることなく、軸部半径１６５によって、おおむね鈍角または鋭角である角度を形成してもよいと考えられる。

スプール継手１１６に関して、いくつかの実施形態は、ギア継手１１４と同軸であり、ギア継手１１４とは反対の方向に延びているスピンドル１７２を備える。スピンドルフランジ１７４が、分離可能な調整部分１１８の後部フランジ１２８に係合するように、軸方向の端部において径方向に広がっている。スピンドルフランジ１７４は、バンド厚さ１８０を有するバンド１７６と、スピンドルのバンド１７６の厚さ１８０よりも大きい厚さを有する周状の取り付けリム１７８とを備えることができる。加えて、スピンドル半径（ｓｐｉｎｄｌｅ ｒａｄｉｕｓ）１７７を、スピンドル１７２とスピンドルのバンド１７６との間に、１つ以上の径長さ１３４、１３６に従って配置することができる。図示のスピンドル半径１７７は、スピンドルフランジ１７４とスピンドル１７２との間に９０°の角度をおおむね形成しているが、本主題の技術的範囲から離れることなく、スピンドル半径１７７によって、おおむね鈍角または鋭角である角度を形成してもよいと考えられる。

ギア継手１１４およびスプール継手１１６の各々を、入力シャフト１１２の非破壊での分解および再組み立てを可能にするために、分離可能な調整部分１１８へと選択的に接続することができる。好都合には、入力シャフト１１２の一部分が損傷し、あるいは手入れを必要とすると判断される場合に、その部分を、ギアボックス１００を完全に分解することなく取り外し、さらには／あるいは交換することができる。さらに、エンジンの他の特徴に、入力シャフト１１２の全体を取り除くことなくアクセスすることができる。

いくつかの実施形態においては、１つ以上の機械的な取り付け要素を、入力シャフト１１２を選択的かつ非破壊に形成するために設けることができる。典型的な実施形態においては、対をなすフランジのペアが、一致する軸方向の穴を定める。具体的には、調整部分１１８の前部フランジ１２６が、軸方向の開口１８４を定める。軸部フランジ１６２が、前部フランジ１２６の軸方向の開口１８４と同心の軸方向の開口１８４を定める。取り付けボルト１８６が、前部フランジ１２６の軸方向の開口１８４および軸部フランジ１６２の軸方向の開口１８４を通って配置される。さらに、１つ以上の取り付けナットまたはワッシャを、設けることができる。同様に、調整部分１１８の後部フランジ１２８が、別の軸方向の開口１８４を定める。スピンドルフランジ１７４が、後部フランジ１２８の軸方向の開口１８４と同心の軸方向の開口１８４を定める。取り付けボルト１８６が、後部フランジ１２８の軸方向の開口１８４およびスピンドルフランジ１７４の軸方向の開口１８４を通ってさらに配置される。

さらなる実施形態または代案の実施形態においては、さね継ぎジョイント（ｒａｂｂｅｔｅｄ ｊｏｉｎｔ）１９０、１９２が、１つ以上の部分の間に形成される。例えば、前側のさね継ぎジョイント１９２を、軸部フランジ１６２と前側の周状の取り付けリム１４６との間に形成することができる。特定の実施形態においては、図４に示されるように、さね継ぎ１９２が、周状の取り付けリム１４６の一部分を受け入れ、周状の取り付けリム１４６の一部分にまたがって軸方向に延びるように、軸部フランジ１６２に定められる。あるいは、さね継ぎ１９２を、軸部フランジ１６２の一部分を受け入れるように前部フランジ１２６に定めることができる。さね継ぎ１９２を、ギア継手１１４および調整部分１１８の各々について選択された材料に応じて配置することで、動作時の各構成要素の熱膨張に対応することができる。

さらなる典型的な実施形態においては、後ろ側のさね継ぎジョイント１９０が、スピンドルフランジ１７４と後ろ側の周状の取り付けリム１４８との間に形成される。特定の実施形態においては、図４に示されるように、さね継ぎ１９２が、後ろ側の周状の取り付けリム１４８の一部分を受け入れ、後ろ側の周状の取り付けリム１４８の一部分にまたがって軸方向に延びるように、スピンドルフランジ１７４に定められる。あるいは、さね継ぎ１９２を、スピンドルフランジ１７４の一部分を受け入れるように後部フランジ１２８に定めることができる。さね継ぎ１９２を、スプール継手１１６および調整部分１１８の各々について選択された材料に応じて配置することで、動作時の各構成要素の熱膨張に対応することができる。

さらに、調整部分１１８、ギア継手１１４、およびスプール継手１１６の各々を、所望の機械的特性（例えば、強度、延性、硬度、耐衝撃性、など）を有する１つ以上の適切な材料で形成することができる。調整部分１１８、ギア継手１１４、およびスプール継手１１６の各々を、別個の材料から形成することができる。随意により、調整部分の材料は、ギア継手１１４および／またはスプール継手１１６の材料から実質的に異なってもよい。特定の実施形態においては、ギア継手１１４が、第１の弾性係数を有する第１の材料から形成される一方で、分離可能な調整部分１１８が、第２の弾性係数を有する第２の材料から形成され、第２の弾性係数は、第１の弾性係数よりも小さい。例えば、ギア継手１１４を、合金鋼から形成できる一方で、調整部分１１８は、チタニウム合金から実質的に形成される。

同様に、いくつかの実施形態のスプール継手１１６が、第１の弾性係数を有する第１の材料から形成される一方で、分離可能な調整部分１１８は、第２の弾性係数を有する第２の材料から形成され、第２の弾性係数は、第１の弾性係数よりも小さい。スプール継手１１６の第１の材料は、ギア継手１１４の第１の材料と同じであっても、同じでなくてもよい。例えば、スプール継手１１６を、合金鋼から形成できる一方で、調整部分１１８は、チタニウム合金から実質的に形成される。

本明細書においては、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本発明の特許可能な技術的範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者にとって想到される他の実施例も含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
［実施態様１］
エンジン動力ギアボックス（１００）に係合し、前記エンジン動力ギアボックス（１００）の中央エンジン軸に沿って延びているギア継手（１１４）と、
前記ギア継手（１１４）へと同軸に接続された分離可能な調整部分（１１８）と、
前記ギア継手（１１４）の反対側において前記分離可能な調整部分（１１８）へと接続されたスプール継手（１１６）と
を備えており、
前記スプール継手（１１６）は、エンジンタービンスプール（３６）に係合している、タービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
［実施態様２］
前記分離可能な調整部分（１１８）は、
前端（１２０）から後端（１２２）まで軸方向に延びている本体（１２４）と、
前記本体（１２４）の前記前端（１２０）において径方向に広がっている前部フランジ（１２６）と、
前記本体（１２４）の前記後端（１２２）において径方向に広がっている後部フランジ（１２８）と、
前記本体（１２４）と前記前部フランジ（１２６）との間に位置する前側の移行半径（１３０）と、
前記本体（１２４）と前記後部フランジ（１２８）との間に位置する後ろ側の移行半径（１３２）と
を含む、実施態様１に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
［実施態様３］
前記ギア継手（１１４）は、
前記動力ギアボックス（１００）の一部分上に位置するギア係合面（１５８）と、
前記分離可能な調整部分（１１８）に向かって軸方向に延びている軸部（１６０）と、
径方向に広がっており、前記分離可能な調整部分（１１８）の前記前部フランジ（１２６）に係合する軸部フランジ（１６２）と
を含む、実施態様２に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
［実施態様４］
前記前部フランジ（１２６）は、軸方向の開口（１８４）を定めており、前記軸部フランジ（１６２）は、前記前部フランジ（１２６）の前記軸方向の開口（１８４）と同心の軸方向の開口（１８４）を定めており、当該ギアボックス入力シャフト（１１２）は、前記前部フランジ（１２６）の前記軸方向の開口（１８４）および前記軸部フランジ（１６２）の前記軸方向の開口（１８４）を通って配置された取り付けボルト（１８６）をさらに備える、実施態様３に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
［実施態様５］
前記前部フランジ（１２６）は、
前記前側の移行半径（１３０）から径方向に延びており、前記軸方向に定められたバンド厚さ（１５０）を有している前部バンド（１４２）と、
前記前部バンド（１４２）上に位置し、前記軸部フランジ（１６２）に係合し、前記前部バンド（１４２）の前記バンド厚さ（１５０）よりも大きいリム厚さ（１５４）を有している周状の取り付けリム（１４６）と
を含む、実施態様３に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
［実施態様６］
さね継ぎジョイント（１９０）が、前記軸部フランジ（１６２）と前記周状の取り付けリム（１４６）との間に形成される、実施態様５に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
［実施態様７］
前記スプール継手（１１６）は、
前記ギア継手（１１４）と同軸であり、前記ギア継手（１１４）とは反対の方向に延びているスピンドル（１７２）と、
径方向に広がっており、前記分離可能な調整部分（１１８）の前記後部フランジ（１２８）に係合するスピンドルフランジ（１７４）と
を含む、実施態様２に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
［実施態様８］
前記後部フランジ（１２６）は、
前記後ろ側の移行半径（１３２）から径方向に延びており、前記軸方向に定められたバンド厚さ（１５２）を有している後部バンド（１４４）と、
前記後部バンド（１４４）上に位置し、前記スピンドルフランジ（１７４）に係合し、前記後部バンド（１４４）の前記バンド厚さ（１５２）よりも大きいリム厚さ（１５６）を有している周状の取り付けリム（１４８）と
を含む、実施態様７に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
［実施態様９］
前記分離可能な調整部分（１１８）は、前記ギア継手（１１４）と前記スプール継手（１１６）との間に同軸に接続された複数の分離可能な調整部分を含む、実施態様１に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
［実施態様１０］
前記ギア継手（１１４）は、第１の弾性係数を有する第１の材料から形成され、前記分離可能な調整部分（１１８）は、第２の弾性係数を有する第２の材料から形成され、前記第２の弾性係数は、前記第１の弾性係数よりも小さい、実施態様１に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
［実施態様１１］
中心軸（１２）に沿って延びるガスタービンエンジン（１０）であって、
流体の流れを受け取って圧縮するための圧縮機（２２、２４）と、
前記圧縮機（２２、２４）の下流に位置する燃焼器（２６）と、
前記圧縮機（２２、２４）の下流に位置するタービン（２８、３０）と、
前記中心軸（１２）の周囲に配置され、前記タービン（２８、３０）において生み出された回転入力を受け取る動力ギアボックス（４６、１００）と、
前記タービン（２８、３０）と前記動力ギアボックス（４６、１００）と動作可能に接続するギアボックス入力シャフト（１１２）と
を備えており、
前記ギアボックス入力シャフト（１１２）は、
前記動力ギアボックス（１００）に係合し、中央エンジン軸（１２）に沿って延びているギア継手（１１４）と、
前記ギア継手（１１４）へと同軸に接続された分離可能な調整部分（１１８）と、
前記タービン（２８、３０）に係合し、前記ギア継手（１１４）の反対側において前記分離可能な調整部分（１１８）へと接続されたスプール継手（１１６）と
を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１２］
前記分離可能な調整部分（１１８）は、
前端（１２０）から後端（１２２）まで軸方向に延びている本体（１２４）と、
前記本体（１２４）の前記前端（１２０）において径方向に広がっている前部フランジ（１２６）と、
前記本体（１２４）の前記後端（１２２）において径方向に広がっている後部フランジ（１２８）と、
前記本体（１２４）と前記前部フランジ（１２６）との間に位置する前側の移行半径（１３０）と、
前記本体（１２４）と前記後部フランジ（１２８）との間に位置する後ろ側の移行半径（１３２）と
を含む、実施態様１１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１３］
前記ギア継手（１１４）は、
前記動力ギアボックス（１００）の一部分上に位置するギア係合面（１５８）と、
前記分離可能な調整部分（１１８）に向かって軸方向に延びている軸部（１６０）と、
径方向に広がっており、前記分離可能な調整部分（１１８）の前記前部フランジ（１２６）に係合する軸部フランジ（１６２）と
を含む、実施態様１２に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１４］
前記前部フランジ（１２６）は、軸方向の開口（１８４）を定めており、前記軸部フランジ（１６２）は、前記前部フランジ（１２６）の前記軸方向の開口（１８４）と同心の軸方向の開口（１８４）を定めており、前記ギアボックス入力シャフト（１１２）は、前記前部フランジ（１２６）の前記軸方向の開口（１８４）および前記軸部フランジ（１６２）の前記軸方向の開口（１８４）を通って配置された取り付けボルト（１８６）をさらに備える、実施態様１３に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１５］
前記前部フランジ（１２６）は、
前記前側の移行半径（１３０）から径方向に延びており、前記軸方向に定められたバンド厚さ（１５０）を有している前部バンド（１４２）と、
前記前部バンド（１４２）上に位置し、前記軸部フランジ（１６２）に係合し、前記前部バンド（１４２）の前記バンド厚さ（１５０）よりも大きいリム厚さ（１５４）を有している周状の取り付けリム（１４６）と
を含む、実施態様１３に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１６］
さね継ぎジョイント（１９０）が、前記軸部フランジ（１６２）と前記周状の取り付けリム（１４６）との間に形成される、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１７］
前記スプール継手（１１６）は、
前記ギア継手（１１４）と同軸であり、前記ギア継手（１１４）とは反対の方向に延びているスピンドル（１７２）と、
径方向に広がっており、前記分離可能な調整部分（１１８）の前記後部フランジ（１２８）に係合するスピンドルフランジ（１７４）と
を含む、実施態様１２に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１８］
前記後部フランジ（１２６）は、
前記後ろ側の移行半径（１３２）から径方向に延びており、前記軸方向に定められたバンド厚さ（１５２）を有している後部バンド（１４４）と、
前記後部バンド（１４４）上に位置し、前記スピンドルフランジ（１７４）に係合し、前記後部バンド（１４４）の前記バンド厚さ（１５２）よりも大きいリム厚さ（１５６）を有している周状の取り付けリム（１４８）と
を含む、実施態様１７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１９］
前記分離可能な調整部分（１１８）は、前記ギア継手（１１４）と前記スプール継手（１１６）との間に同軸に接続された複数の分離可能な調整部分を含む、実施態様１１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様２０］
前記ギア継手（１１４）は、第１の弾性係数を有する第１の材料から形成され、前記分離可能な調整部分（１１８）は、第２の弾性係数を有する第２の材料から形成され、前記第２の弾性係数は、前記第１の弾性係数よりも小さい、実施態様１１に記載のガスタービンエンジン（１０）。

１０ ターボファンジェットエンジン、ガスタービンエンジン
１２ 長手軸、中心軸、中心線
１４ ファン部分
１６ コアタービンエンジン
１８ 外ケーシング
２０ 取り入れ口
２２ 低圧（ＬＰ）圧縮機
２４ 高圧（ＨＰ）圧縮機
２６ 燃焼部分
２８ 高圧（ＨＰ）タービン
３０ 低圧（ＬＰ）タービン
３２ ジェット排気ノズル部分
３４ 高圧（ＨＰ）シャフト、スプール
３６ 低圧（ＬＰ）シャフト、スプール
３８ 可変ピッチファン
４０ ファンブレード
４２ ディスク
４４ 駆動部材
４６ 動力ギアボックス
４７ 結合システム
４８ 前部ハブ
５０ 外側ナセル
５２ 出口案内羽根
５４ 下流部分
５６ バイパス気流の通路
５８ 空気
６０ 導入口
６２ 空気の第１の部分、矢印
６４ 空気の第２の部分、矢印
６６ 燃焼ガス
６８ ＨＰタービンステータ羽根
７０ ＨＰタービンのロータの羽根
７２ ＬＰタービンステータ羽根
７４ ＬＰタービンのロータの羽根
７６ ファンノズル排気部分
７８ 高温ガスの経路
１００ 動力ギアボックス
１０２ 歯車列
１０４ ファンシャフト
１０６ 支柱
１０８ 軸受アセンブリ
１１２ 入力シャフト
１１４ ギア継手
１１６ スプール継手
１１８ 調整部分
１２０ 前端
１２２ 後端
１２４ 本体
１２６ 前部フランジ
１２８ 後部フランジ
１３０ 前側の移行半径
１３２ 後ろ側の移行半径
１３４ 第１の径長さ
１３６ 第２の径長さ
１３８ 角部の面取り
１４０ 直線角度
１４２ 前側のバンド
１４４ 後ろ側のバンド
１４６ 前側の周状の取り付けリム
１４８ 後ろ側の周状の取り付けリム
１５０ バンド厚さ
１５２ バンド厚さ
１５４ リム厚さ
１５６ リム厚さ
１５８ ギア係合面
１６０ 軸部
１６２ 軸部フランジ
１６４ 軸部のバンド
１６５ 軸部半径
１６６ 周状の取り付けリム
１６８ バンド厚さ
１７２ スピンドル
１７４ スピンドルフランジ
１７６ スピンドルのバンド
１７７ スピンドル半径
１７８ 周状の取り付けリム
１８０ バンド厚さ
１８４ 軸方向の開口
１８６ 取り付けボルト
１９０ 後ろ側のさね継ぎジョイント
１９２ 前側のさね継ぎジョイント
Ａ 軸方向
Ｒ 径方向

Claims (10)

1. エンジン動力ギアボックス（１００）に係合し、前記エンジン動力ギアボックス（１００）の中央エンジン軸に沿って延びているギア継手（１１４）と、
   前記ギア継手（１１４）へと同軸に接続された分離可能な調整部分（１１８）と、
   前記ギア継手（１１４）の反対側において前記分離可能な調整部分（１１８）へと接続されたスプール継手（１１６）と
   を備えており、
   前記分離可能な調整部分（１１８）は、
   前端（１２０）から後端（１２２）まで軸方向に延びている本体（１２４）と、
   前記本体（１２４）の前記前端（１２０）において径方向に広がっている前部バンドと、該前部バンドの径方向外側に配置された前部リムとを備える前部フランジ（１２６）と、
   前記本体（１２４）の前記後端（１２２）において径方向に広がっている後部バンドと、該後部バンドの径方向外側に配置された後部リムとを備える後部フランジ（１２８）と、
   を含み、
   前記前部バンドの前記軸方向の厚さが、前記前部リムの前記軸方向の厚さよりも小さく、前記後部バンドの前記軸方向の厚さが、前記後部リムの前記軸方向の厚さよりも小さく、これにより、前記前部フランジ（１２６）が隣接する前記ギア継手（１１４）に当接することなく撓むことを可能にし、後部フランジ（１２８）が隣接する前記スプール継手（１１６）に当接することなく撓むことを可能にし、
   前記スプール継手（１１６）は、エンジンタービンスプール（３６）に係合している、タービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
2. 前記分離可能な調整部分（１１８）は、
   前記本体（１２４）と前記前部フランジ（１２６）との間に位置する前側の移行半径（１３０）と、
   前記本体（１２４）と前記後部フランジ（１２８）との間に位置する後ろ側の移行半径（１３２）と
   を含む、請求項１に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
3. 前記ギア継手（１１４）は、
   前記動力ギアボックス（１００）の一部分上に位置するギア係合面（１５８）と、
   前記分離可能な調整部分（１１８）に向かって軸方向に延びている軸部（１６０）と、
   径方向に広がっており、前記分離可能な調整部分（１１８）の前記前部フランジ（１２６）に係合する軸部フランジ（１６２）と
   を含む、請求項１または２に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
4. 前記前部フランジ（１２６）の前記前部リムは、軸方向の開口（１８４）を定めており、前記軸部フランジ（１６２）は、前記前部フランジ（１２６）の前記軸方向の開口（１８４）と同心の軸方向の開口（１８４）を定めており、当該ギアボックス入力シャフト（１１２）は、前記前部フランジ（１２６）の前記軸方向の開口（１８４）および前記軸部フランジ（１６２）の前記軸方向の開口（１８４）を通って配置された取り付けボルト（１８６）をさらに備える、請求項３に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
5. 前記前部フランジ（１２６）は、
   前記前側の移行半径（１３０）から径方向に延びており、前記軸方向に定められたバンド厚さ（１５０）を有している前部バンド（１４２）と、
   前記前部バンド（１４２）上に位置し、前記軸部フランジ（１６２）に係合し、前記前部バンド（１４２）の前記バンド厚さ（１５０）よりも大きいリム厚さ（１５４）を有している周状の取り付けリム（１４６）と
   を含む、請求項３に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
6. 前記スプール継手（１１６）は、
   前記ギア継手（１１４）と同軸であり、前記ギア継手（１１４）とは反対の方向に延びているスピンドル（１７２）と、
   径方向に広がっており、前記分離可能な調整部分（１１８）の前記後部フランジ（１２８）に係合するスピンドルフランジ（１７４）と を含む、請求項１乃至５のいずれかに記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
7. 前記後部フランジ（１２６）は、
   前記後ろ側の移行半径（１３２）から径方向に延びており、前記軸方向に定められたバンド厚さ（１５２）を有している後部バンド（１４４）と、
   前記後部バンド（１４４）上に位置し、前記スピンドルフランジ（１７４）に係合し、前記後部バンド（１４４）の前記バンド厚さ（１５２）よりも大きいリム厚さ（１５６）を有している周状の取り付けリム（１４８）と
   を含む、請求項６に記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
8. 前記分離可能な調整部分（１１８）は、前記ギア継手（１１４）と前記スプール継手（１１６）との間に同軸に接続された複数の分離可能な調整部分（１１８）を含む、請求項１乃至７のいずれかに記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
9. 前記ギア継手（１１４）は、第１の弾性係数を有する第１の材料から形成され、前記分離可能な調整部分（１１８）は、第２の弾性係数を有する第２の材料から形成され、前記第２の弾性係数は、前記第１の弾性係数よりも小さい、請求項１乃至８のいずれかに記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）。
10. 前記中心軸（１２）に沿って延びるガスタービンエンジン（１０）であって、
    流体の流れを受け取って圧縮するための圧縮機（２２、２４）と、
    前記圧縮機（２２、２４）の下流に位置する燃焼器（２６）と、
    前記圧縮機（２２、２４）の下流に位置し、前記エンジンタービンスプール（３４、３６）と動作可能に接続されるタービン（２８、３９）と、
    前記中心軸（１２）の周囲に配置され、前記タービンにおいて生み出された回転入力を受け取るエンジン動力ギアボックス（１００）と、
    請求項１乃至９のいずれかに記載のタービンギアボックス入力シャフト（１１２）と、
    を含む、
    ガスタービンエンジン（１０）。