JP6549568B2 - ターボ機械用ギアボックスのピニオン壁内の歯車列の組み込み - Google Patents

Description

本発明は、航空機内に存在するギアチェーン（または駆動チェーン）に関する。

これらのギアチェーンは、始動機によって駆動されて回転するとき、たとえばターボ機械始動機または圧縮機などの駆動部材と、たとえば発電器または油圧ポンプタイプの補機などの従動部材、若しくはその始動段階にあるターボ機械そのものとの間の機械的エネルギーの伝達を、可能にする。補機ギアボックス（ＡＧＢ）は、補機を駆動するためのギアチェーンの具体例である。このタイプの補機ギアボックス構造は、米国特許出願公開第２０１２／０００６１３７号明細書に記載されている。

増倍または減速機能は通常、入力運動の回転速度が各駆動部材または従動部材に特有のパラメータに適合できるようにする。

たとえば、始動機は２つの部品を備える：羽根車と称される可動部材と、減速機である。

米国特許出願公開第２０１２／０００６１３７号明細書

本発明の目的は、駆動チェーンおよび／または補機の全体的な寸法を制限するように小型の、このような倍増または減速機能を組み込んだギアチェーン構造を提供することである。

このため本発明は、互いに噛み合う複数の主ピニオンを備える航空機ターボ機械用の補機駆動チェーンに関し、第一主ピニオンは内部容積を区切る壁を有し、外歯は壁の外表面上に設けられ、外歯は少なくとも１つの第二主ピニオンと噛み合い、ギアシステムは内部容積に組み込まれ、第一主ピニオンおよびギアシステムは、増倍器または減速機を形成して駆動部材と従動部材との間の機械的エネルギー伝達を確保するように連帯して構成されている。

このため本発明は、部材自体の中にではなく、ギアチェーンピニオンの中への航空機駆動または従動部材の増倍器（および／または減速機）構造の統合を、可能にする。これにより、この部材の体積および片持ち状になっている重量の減少を可能にする。これは有利なことに、一方ではこの部材の実装フランジに対する制約を軽減し、他方ではギアチェーンがその中に組み立てられるモジュールの内部容積を最適化する結果となる。

補機の体積を減少させることで、ターボ機械の中への補機ギアボックスの組み込みを容易にする。

有利な特徴によれば、ギアシステムは、環状部材、少なくとも２つの遊星ピニオン、遊星キャリア部材、および太陽歯を含み、太陽歯は駆動部材または従動部材に接続されたシャフト上に設けられ、内歯は環状部材の内表面に設けられ、遊星ピニオンは内歯および太陽歯と噛み合う。

有利な特徴によれば、環状部材は第一主ピニオンの壁であり、遊星キャリア部材は航空機マウントに対して静止している。

代替の有利な特徴によれば、環状部材は航空機マウントに対して静止している環状壁を含み、遊星キャリア部材はピニオンに固定され、これに対して静止している。

有利な特徴によれば、ギアシステムのすべてのギアは、外歯を横切る同じ中央平面Ｐによって横切られるように、配置される。

有利な代替の特徴によれば、ギアシステムは、直径の異なる第一および第二の歯を有する少なくとも１つの遊星ピニオンを含む。

このような二重歯は有利なことに、最小限の全体寸法を有する広範な変速比を提供する。

有利な特徴によれば、第一主ピニオンへの運動入力は、外歯を通じて行われることが可能である。

あるいは、または累積的に、第一主ピニオンへの運動入力は、駆動部材に接続されたシャフトを通じて、またはピニオンに接続されてシャフトと同軸の別のシャフトを通じて、行われる。

特定の特徴によれば、第一主ピニオンはリングベベルギアの一部である。

たとえば、ＡＧＢの第一主ピニオンが圧縮機シャフトに最も近いピニオンであることが、可能である。

上述のギアチェーンはたとえば、ＡＧＢタイプの駆動装置向けである。

本発明はまた、上述のような駆動チェーンを含む補機ギアボックスにも関する。

以下、非限定例により、本発明の実施形態は、下記の添付図面を参照して記載される。

内部筐体を有するピニオンを示す斜視断面図である。 このピニオンと、内部筐体に組み込まれた倍増機とを組み合わせた機械装置を示す斜視断面図である（ここではブロックにより図式化されている）。 倍増機は示されていないが、たとえば２つのＡＧＢなど、異なるギアチェーンに図１Ａおよび図１Ｂのピニオンを組み込む可能性を示す映画的な図である。 倍増機は示されていないが、たとえば２つのＡＧＢなど、異なるギアチェーンに図１Ａおよび図１Ｂのピニオンを組み込む可能性を示す映画的な図である。 ピニオンの内部筐体に組み込まれた倍増機を詳細に示す、類似の観点による図１Ｂの装置の第一の実施形態の斜視断面図である。 図３の代替装置の要素間の相互作用を示す映画的な図である。 図３の別の代替装置に使用されることが可能な二重遊星ピニオンの線図である。 図１Ｂの装置の第二の実施形態の要素間の相互作用を示す映画的な図である。

図１Ａは、じょうご型の全体的形状および縦配向Ｘを有する、歯車とも称されるピニオン１０を示す。

特定のレイアウトにおいて、ピニオン１０は、リム２１、壁２２、バレル２３、外歯２４、および内歯２５を含む。

リム２１およびバレル２３は円筒形で同軸であり、バレル２３の直径はリム２１の直径よりも小さい。バレル２３はここでは中空シャフトである。あるいは、バレル２３は中実シャフトである。壁２２はここでは円錐台形状を有する。壁２２は、第一縁円径縁２２ａを通じてリム２１の端縁に、そして第一縁２２ａよりも小さい直径の第二円形縁２２ｂを通じてバレル２３の端縁に、連結されている。図示されない代替例として、壁２２は平坦である。壁２２はまた、その表面の一部に開口部を含むことができる。

リム２１および壁２２は、内部筐体１２を共同で区切る。

外歯２４は、リム２１の外表面２１ａから外側まで径方向に延在する。歯２４はここでは直歯である。別の図示されない代替例では、これらの歯は螺旋状またはその他のタイプである。

内歯２５は、リム２１の内表面２１ｂから内側まで、つまりここでは歯２４とは反対に内部筐体１２の中まで、径方向に延在する。図１Ａ、図１Ｂ、および図３に示される例において、歯２５は直歯である。図示されない代替例において、これらの歯は螺旋状またはその他のタイプである。

図１Ｂは、増倍器１１が上述のピニオン１０の内部筐体１２の中に実装されている、機械装置９を示す。図１Ｂにおいて、増倍器１１は、シリンダを半分にして簡素化された形で示されている。

図３に詳しく示される装置９において、増倍器１１は、遊星歯車４０（または遊星ピニオン）、遊星キャリア４１、およびシャフト４２を含む。

ここで、遊星歯車４０は直歯４９を有する歯車である。図示されない代替例において、これらの歯は螺旋状またはその他のタイプである。歯４９は各々内歯２５と噛み合う。ここでは３つの遊星歯車４０がある（図３では２つしか見えていない）。図示されない代替例において、遊星歯車の数はたとえば２または４など、３とは異なっている。

遊星キャリア４１はここで、２つのパネル４３、円筒形部分４５、円錐台形部分４７およびフランジ４８を含む。

パネル４３は互いに平行である。その間では、これらのパネル４３は、遊星歯車４０が実装されたシャフト４４を支持し、その各々は、ころ、軸受、またはその他のタイプの不図示のシステムを通じて、回転運動可能に組み立てられている。

遊星キャリア４１の円筒形部分４５は、バレル２３から最も遠いパネル４３から延在する。軸受４６、ここでは、ころはピニオン１０のリム２１と部分４５との間の回転機械接続を提供する。図示されないバージョンでは、この回転案内は、軸受などの別の技術的要素によって保証される。

円錐台形部分４７は、円筒形部分４５から連続して狭化することによって延在する。

最後に、遊星キャリア４１のフランジ４８は、縦配向Ｘに対して直角に、円錐台形部分の遠位末端に配置される。フランジ４８は、増倍器１１が固定フレーム（図示せず）に対して所定位置に保持されることを可能にする。

シャフト４２は、遊星キャリア４１内に収容された末端に、直歯５０を有する。図示されないバージョンでは、これらの歯は螺旋状またはその他のタイプである。これらの歯５０は、遊星歯車４０の各々の歯４９と噛み合う。ここでシャフト４２は、バレル２３およびリム２１と同軸に設けられている。歯５０はここで、シャフト４２の末端に直接形成されている。あるいは、これらはシャフト４２の対応する末端に実装されたピニオン（図示せず）に属することができる。

増倍器１１およびピニオン１０から独立したフランジ３０は、ここでは、ころであるが軸受などの別のタイプであってもよい軸受３１を通じて、バレル２３に実装される。このフランジ３０は、固定フレーム（図示せず）に対して所定位置にピニオン１０を保持する。

図３および図４に示される装置９は単一の遊星歯車列の形態であり、ここでピニオン１０は内歯２５を介して可動環状体の役割を果たし、シャフト４２上に設けられた歯５０は可動（または太陽）内部ギアの役割を果たし、遊星キャリア４１は固定フレームに固定されている。用語「環状体」は、遊星ピニオンが噛み合う内歯を含む環状要素を指す。

装置９の代替実施形態２０９は、図６を参照して後述される。

図２Ａおよび図２Ｂに見られるように、装置９のピニオン１０は、後に記載されるボックス４ａおよび４ｂなどの補機ギアボックスの中で、ギアチェーンまたは駆動チェーン（または駆動列）の中に異なるやり方で組み込まれることが可能である。

図２Ａにおいて、ピニオン１０は、補機ギアボックス（ＡＧＢ）４ａの第一駆動列５の中に実装される。より正確には、ピニオン１０はその歯２４によって、２４ａ内の上流では歯車１３と、２４ｂ内の下流では歯車１４と、噛み合う。上流により、歯車１３が、駆動チェーン５の中で、そこから機械的運動を受け取ることが可能なターボ機械圧縮機のシャフトに最も近いことが、理解される。このため歯車１３を回転させることで、ピニオン１０および下流に実装された歯車１４を駆動する。ピニオン１０への運動入力または動力入力はその後、外歯２４を通じて行われる。

図２Ｂにおいて、ピニオン１０は補機ギアボックス４ｂの第二駆動チェーン６とともに実装される。ここで、ピニオン１０は、駆動チェーン６の末端で、２４ｃにおいて歯車１５と噛み合う。

代替例として、圧縮機シャフトからの補機ギアボックス内の運動入力はピニオン１０の外歯２４を通じて行われ、すなわちピニオン１０は、ピニオン１３および１４（図２Ａ）または１５（図２Ｂ）をそれぞれ含むギアチェーン５または６に動力を送達する。

図２Ａおよび図２Ｂの例は限定的ではなく、ピニオン１０は駆動チェーン内の異なる場所に実装されることが可能である。また駆動チェーン内の歯車の数は２または３とは異なってもよく、たとえば非限定的に４または５であってもよい。

シャフト４２は、補機ギアボックスの外側に位置する不図示の駆動または従動部材に動作可能に接続されている。

ピニオン１０への運動入力が外歯２４を通じて行われるとき、たとえば先に記載されたように運動がターボ機械圧縮機から来るとき、増倍器１１は、補機が所望の回転速度で供給されることを可能にする。

あるいは、補機は、それ自体がＡＧＢの駆動チェーンを駆動する、駆動部材（たとえば始動機）に置き換えられる。ピニオン１０への運動入力または動力入力は、その後、駆動部材に接続されたシャフト４２を通じて、あるいはピニオン１０のリム２１に統合されてシャフト４２と同軸のシャフト２３を通じて、行われる。

図示されない代替例として、ピニオンはベベルギアの一部であり、外歯はたとえば円錐形または円錐台形のリム上に形成される。バレル２３は、シャフト４２に接続された補機の反対側で、補機ギアボックス４ａまたは４ｂの外側に位置する別の不図示の補機に接続されることが可能である。

上述の装置９は、その回転駆動がバレル２３、歯２４、またはシャフト４２のいずれによって行われるかに応じて、増倍器または減速機の両方として使用されることが可能である。

上述の装置９の代替例が、図４に図式化されている。この図には４つの遊星歯車４０がある（そのうちの２つが断面に見えている）。

図３および図４に示される装置９において、増倍器１１およびピニオン１０の歯はリム２１の同じ中央平面Ｐ内に配置されており、中央平面Ｐは縦方向Ｘに対して直角である。

代替例として、歯２４および２５は互いに交互に配置されており、つまりリム２１のいずれかの側に面していない。

さらに代替的に、たとえばより重要な、異なる変速比を可能にするために、二重遊星歯車１４０（図５参照）を含む二重エピサイクリック歯車列を使用することも、可能である。この場合、各二重遊星歯車１４０は２つの外歯１４９ａおよび１９ｂを含むことができる：第一の歯１４９ａはたとえば第二の歯１４９ｂの直径Ｄ２よりも小さい直径Ｄ１であり、第一の歯１４９ａは歯５０と噛み合い、第二の歯は歯２５と噛み合っている。

図６に示される装置９は、図３および図４を参照して記載された装置９の代替案である。装置９および２０９に共通の部品は同じ参照番号を有し、再度記載されることはない。

装置２０９はピニオン２１０および環状体２４１を含む。

ピニオン２１０は、そのリム２１上に外歯２４と対向する内歯を担持しない点において、ピニオン１０とは異なっている。他方で、パネル２４３はリム２１の内面に連結されている。シャフト４４はパネル２４３上に実装され、ピニオン４０を担持する。

環状体２４１は、ピニオン２１０のリム２１と同軸の環状部分２２１を有する。環状部分２２１は、歯４９と噛み合う内歯２２５を担持する。環状体２４１はここで、フランジ４８を介して固定補機ギアボックスのフレームに固定されている。

図６に示される装置２０９は、ピニオン２１０が可動遊星キャリアの役割を果たす、単一のエピサイクリック歯車列の形態である。

別の代替実施形態もまだ、本発明の範囲から逸脱することなく可能である。たとえば、図３および図４を参照して記載される実施形態において、リム２１と遊星歯車４０との間にフリーホイールシステム（たとえばラチェットホイールタイプ）を挿入することが可能であり、すると歯２５はフリーホイールシステムの内部リング上に設けられる。また、図６を参照して記載される実施形態において、リム２２１と遊星歯車４０との間にフリーホイールシステムを挿入することが可能である。

図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、ギアチェーン５および６は、補機ギアボックス（すなわちＡＧＢ）４ａまたは４ｂ内に実装されるものとして記載されている。

一般的に言えば、本発明は上述の例示的装置に限定されるものではないことが、理解されるだろう。本発明は、補機ギアボックスによって駆動され、特定の増倍または減速機能を必要とする、いずれの補機にも適用可能である。

Claims (8)

1. 互いに噛み合う複数の主ピニオン（１０；１３、１４；１５）を備える航空機駆動チェーンであって、第一主ピニオン（１０）は内部容積（１２）を定める壁（２１、２２）を含み、外歯（２４）は壁（２１、２２）の外表面（２１ａ）上に設けられ、外歯（２４）は少なくとも１つの第二主ピニオン（１３、１４；１５）と噛み合い、ギアシステム（１１）は内部容積（１２）に組み込まれ、ギアシステム（１１）は、環状部材（２１、２２）を含み、内歯（２５）は環状部材の内表面に設けられ、第一主ピニオン（１０）およびギアシステム（１１）は、増倍器または減速機を形成して駆動部材と従動部材との間の機械的エネルギー伝達を確保するように連帯して構成されており、
   ギアシステム（１１）が、少なくとも２つの遊星ピニオン（４０）、遊星キャリア部材（４１）、および太陽歯（５０）を含み、太陽歯（５０）は駆動部材または従動部材に接続されたシャフト（４２）上に設けられ、遊星ピニオン（４０）は内歯（２５）および太陽歯（５０）と噛み合い、
   環状部材が第一主ピニオン（１０）の壁（２１、２２）を含み、遊星キャリア部材（４１）は航空機マウントに対して静止している、航空機駆動チェーン。
2. ギアシステム（１１）のすべてのギア歯が、外歯（２４）を横切る同じ中央平面Ｐによって横切られるように配置されている、請求項１に記載の航空機駆動チェーン。
3. ギアシステム（１１）が、直径（Ｄ１、Ｄ２）の異なる第一（１４９ａ）および第二（１４９ｂ）の歯を有する少なくとも１つの遊星ピニオン（４０）を含む、請求項１に記載の航空機駆動チェーン。
4. 第一主ピニオン（１０）への運動入力が外歯（２４）によって行われる、請求項１から３のいずれか一項に記載の航空機駆動チェーン。
5. 第一主ピニオン（１０）への運動入力が、駆動部材に接続されたシャフト（４２）を通じて、または第一主ピニオン（１０）に接続されたシャフト（４２）と同軸の別のシャフト（２３）を通じて行われる、請求項１から４のいずれか一項に記載の航空機駆動チェーン。
6. 第一主ピニオン（１０）がベベルギアの一部である、請求項１から５のいずれか一項に記載の航空機駆動チェーン。
7. 補機ギアボックス（ＡＧＢ）タイプの駆動装置向けの、請求項１から６のいずれか一項に記載の航空機駆動チェーン。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の航空機駆動チェーンを含む、補機ギアボックス（ＡＧＢ）。

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