JP6564455B2 - アクセサリギアボックスのマウント機構 - Google Patents

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Description

本発明は、航空エンジンにおけるエンジンケースへアクセサリギアボックスを取り付けるためのマウント機構に関する。
航空エンジンのアクセサリギアボックスは、エンジンケースに装備され、エンジンコアから取り出した動力を種々の補機へ分配する役割を果たす。一般的に、アクセサリギアボックスは、エンジンケースの周方向に延びており、エンジンケースの周方向に点在する複数のマウント機構によってエンジンケースに取り付けられる。
例えば、特許文献１には、アクセサリギアボックスの両端部に配置された一対のマウント機構（いわゆる、サイドハンガー）が開示されている。各マウント機構は、エンジンケースに固定された第１ブラケットと、アクセサリギアボックスに固定された第２ブラケットと、両端部が第１ブラケットおよび第２ブラケットとピンにより連結されたリンクを含む。
特開２０００−１７７６９７号公報
通常、上記のようなマウント機構では、各ブラケットとピンとの間およびリンクとピンとの間に金属ブッシュが配置される。ところで、航空エンジンでは、エンジンケース内でファンブレードや圧縮機ブレードがロータアセンブリから外れることを想定しておかなければならない。このようなブレードオフ時には、エンジンコアが停止されるものの、ロータアセンブリのアンバランスや外れたブレードのエンジンケースへの衝突により、エンジンコアの停止までにエンジンコアに大きな振動が発生する。
上述したような金属ブッシュを用いたマウント機構では、ブレードオフ時にエンジンコアが大きく振動すると、エンジンケースからアクセサリギアボックスへ大きな荷重および振動が伝達される。従って、アクセサリギアボックスを高強度に設計する必要がある。
ブレードオフ時にアクセサリギアボックスへ伝達される荷重および振動を抑制して、アクセサリギアボックスを小型化および軽量化するという観点からは、マウント機構において金属ブッシュの代わりに環状の防振体（例えば、ゴムブッシュ）を用いることが考えられる。しかしながら、防振体を用いた場合には、ブレードオフ時の大きな荷重および振動を吸収するために、非常に大きな防振体を用いる必要がある。このような大きな防振体は、アクセサリギアボックスをエンジンケースから遠ざけることになり、アクセサリギアボックスと航空エンジンを収容するナセル(カウル)と干渉してしまう。
そこで、本発明は、比較的に小さな防振体を用いることができるアクセサリギアボックスのマウント機構を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明のアクセサリギアボックスのマウント機構は、航空エンジンにおけるエンジンケースへアクセサリギアボックスを取り付けるためのマウント機構であって、前記エンジンケースと前記アクセサリギアボックスの一方に固定された、前記エンジンケースの周方向に互いに離間する一対の第１ブラケットと、前記一対の第１ブラケット同士をつなぐように延び、両端部が前記一対の第１ブラケットと一対の第１ピンによって連結されたリンクと、前記一対の第１ピンのそれぞれに挿通される環状の防振体であって、前記第１ブラケットと前記リンクの端部の少なくとも一方に保持される防振体と、前記エンジンケースと前記アクセサリギアボックスの他方に固定された第２ブラケットであって、前記一対の第１ブラケットの間で第２ピンによって前記リンクに連結された第２ブラケットと、を備える、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、エンジンケースからマウント機構に伝達されるブレードオフ時の荷重および振動は一対の第１ブラケットに分散される。従って、それらの第１ブラケットとリンクの両端部とを連結する一対のピンに対しては、比較的に小さな防振体を用いることができる。これにより、アクセサリギアボックスへ伝達される荷重および振動を抑制して、アクセサリギアボックスを小型化および軽量化することができる。また、防振体は、第１ブラケットとリンクの端部の少なくとも一方に保持されるため、荷重および振動に応じてマウント機構をフレキシブルに設計することができる。
本発明によれば、比較的に小さな防振体を用いることができるアクセサリギアボックスのマウント機構が提供される。
本発明の一実施形態に係るアクセサリギアボックスのマウント機構が採用された航空エンジンの正面図である。 図１に示す航空エンジンの側面図である。 変形例の航空エンジンの側面図である。 マウント機構の正面図である。 図４のV−V線に沿った断面図である。 一対の第１ブラケットおよびリンクの分解斜視図である。
図１および図２に、本発明の一実施形態に係るアクセサリギアボックスのマウント機構３が採用された航空エンジン１を示す。この航空エンジン１は、ナセル（カウル）１０内に収容されるものであり、エンジンコア２およびアクセサリギアボックス１１を含む。
エンジンコア２は、ロータリアセンブリを収容するエンジンケース２１を含む。このエンジンケース２１は、図２に示すように、ファンケース２２、圧縮機ケース２３、燃焼室ケース２４およびタービンケース２５を有している。
アクセサリギアボックス１１は、エンジンケース２１の周方向に延びており、当該アクセサリギアボックス１１の両端部に配置された一対のマウント機構３によりエンジンコア２のエンジンケース２１に取り付けられている。本実施形態では、アクセサリギアボックス１１がファンケース２２に取り付けられている。ただし、図３に示すように、アクセサリギアボックス１１が圧縮機ケース２３に取り付けられてもよい。アクセサリギアボックス１１には、複数の補機１２が取り付けられる。
次に、図４〜図６を参照して、各マウント機構３を詳しく説明する。ただし、上述したように、アクセサリギアボックス１１は圧縮機ケース２３に取り付けられてもよいため、その場合には以下で説明するファンケース２２を圧縮機ケース２３と読み替えればよいことは言うまでもない。
各マウント機構３は、ファンケース２２に固定された一対の第１ブラケット４と、アクセサリギアボックス１１に固定された第２ブラケット８を含む。第１ブラケット４は、例えば、図略の固定部材（例えば、ボルト）によりファンケース２２に固定される。ただし、第１ブラケット４は、ファンケース２２に一体的に設けられてもよい。この場合、各第１ブラケット４は、後述するランド４２を含まずに、後述する一対の第１ラグ４１のみを含んでいてもよい。第２ブラケット８は、例えば、アクセサリギアボックス１１のハウジングに一体的に設けられることにより、アクセサリギアボックス１１に固定される。ただし、第２ブラケット８は、ボルトなどの固定部材によりアクセサリギアボックス１１に固定されてもよい。一対の第１ブラケット４と第２ブラケット８とは、リンク５により接続されている。本実施形態では、リンク５が、一定の厚さの直線状の部材である。
一対の第１ブラケット４は、ファンケース２２の周方向に互いに離間している。各第１ブラケット４は、リンク５の端部を挟み込む一対の第１ラグ４１と、ファンケース２２と面接触する板状のランド４２を含む。換言すれば、ランド４２は、ファンケース２２に沿って屈曲している。
各第１ブラケット４のランド４２は、他方の第１ブラケット４に向かって開口するＵ字状をなしている。換言すれば、ランド４２は、開口の両側に、互いに平行な一対のアーム部４２ａを有している。これらのアーム部４２ａから、一対の第１ラグ４１が突出している。
一方の第１ブラケット４におけるランド４２のアーム部４２ａと、他方の第１ブラケット４におけるランド４２のアーム部４２ａとは、一対のコネクタ４３により互いに接続されている。換言すれば、一対の第１ブラケット４および一対のコネクタ４３により、中央に長穴４５を有するブラケットユニットが構成されている。この長穴４５は、ブラケットユニットとリンク５との干渉を回避するためのものである。このように構成することで、ファンケース２２の径方向におけるマウント機構３のサイズを小さくすることができる。ただし、マウント機構３は長穴４５を不要とする形態にも適宜変更可能である。コネクタ４３は、ファンケース２２と面接触するようにファンケース２２に沿って屈曲する、ランド４２と同一の厚さの板状の部材である。
リンク５は、一対の第１ブラケット４同士をつなぐように延びている。リンク５はファンケース２２に沿って屈曲していてもよい。リンク５の両端部は、一対の第１ブラケット４と一対の第１ピン６によって連結されている。
本実施形態では、図５に示すように、各第１ピン６に、環状の防振体として、３つのゴムブッシュ７が挿通されている。これらのゴムブッシュ７は、第１ブラケット４の一対の第１ラグ４１およびリンク５の端部にそれぞれ保持されている。
より詳しくは、各第１ラグ４１およびリンク５の端部には、ゴムブッシュ７が収容される保持穴４１ａ，５１がそれぞれ設けられている。保持穴４１ａ，５１のそれぞれには、外側スリーブ６５が嵌合している。一方、第１ピン６には、３つの内側スリーブ６３が嵌合している。各ゴムブッシュ７は、内側スリーブ６３と外側スリーブ６５とに、例えば接着剤により接合されている。
ゴムブッシュ７の材質は、特に制限されるものではなく、種々のものが採用可能である。ゴムブッシュ７は、第１ピン６の径方向におけるバネ定数が第１ピン６の軸方向におけるバネ定数よりも高くなるように構成されている。このようなバネ定数の異方性は、ゴムブッシュ７の製造時に添加する添加剤の向きなどにより実現することができる。このバネ定数の異方性により、必要とするバネ定数および減衰率を任意に調整することができる。
第１ピン６の径方向におけるゴムブッシュ７のバネ定数は、例えば、歪に対してバネ定数が指数関数的に大きくなるような非線形である。
本実施形態では、第１ピン６が、少なくとも先端にネジ山６１ａが形成された軸部６１と頭部６２を有するボルトである。ネジ山６１ａには、ナット６４が係合している。ナット６４は、頭部６２との間で３つの内側スリーブ６３を挟持する役割を果たす。ただし、第１ピン６の構成は、必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
第２ブラケット８は、一対の第１ブラケット４の間で第２ピン９によってリンク５に連結されている。第２ブラケット８は、リンク５の中央部を挟み込む一対の第２ラグ８１を含む。本実施形態では、第２ブラケット８およびリンク５のそれぞれに、第２ピン９に挿通される金属ブッシュ９１が保持されている。すなわち、第２ブラケット８およびリンク５には、金属ブッシュ９１が嵌合する嵌合穴８２，５２がそれぞれ設けられている。
以上説明したように、本実施形態のマウント機構３では、ファンケース２２から各マウント機構３に伝達されるブレードオフ時の荷重および振動は一対の第１ブラケット４に分散される。従って、それらの第１ブラケット４とリンク５の両端部とを連結する一対の第１ピン６に対しては、比較的に小さなゴムブッシュ７を用いることができる。これにより、アクセサリギアボックス１１へ伝達される荷重および振動を抑制して、アクセサリギアボックス１１を小型化および軽量化することができる。
ところで、一対の第１ブラケット４は、互いに独立していてもよい。ただし、本実施形態のように、一対の第１ブラケット４が一対のコネクタ４３と共に単一のブラケットユニットを構成していれば、一対の第１ブラケット４を一体的に取り扱うことができる。さらに、ランド４２の開口およびコネクタ４３間の隙間によって長穴４５が形成されるため、ブラケットユニットがファンケース２２に沿うように屈曲していても、リンク５を直線状とすることができる。従って、リンク５の製造コストを低減することができる。
また、本実施形態では、第２ブラケット８およびリンク５のそれぞれに金属ブッシュ９１が保持されているので、第２ブラケット８側でもゴムブッシュ７を用いる場合よりもコストを削減することができる。
さらに、本実施形態では、第１ピン６であるボルトの頭部６２とナット６４とによって３つの内側スリーブ６３が挟持されるので、マウント機構３を容易に組み立てることができる。
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、各第１ブラケット４は、必ずしも一対の第１ラグ４１を有している必要はなく、第１ラグ４１を１つだけ有していてもよい。この場合、リンク５の両端部は、第１ラグ４１を挟み込むように二又状に枝分かれしていてもよい。あるいは、その構成において第２ブラケット８が第２ラグ８１を１つだけ有している場合には、リンク５は、第１ラグ４１および第２ラグ８１を挟み込む２つのピースで構成されていてもよい。ただし、前記実施形態のように、各第１ブラケット４が一対の第１ラグ４１を有し、かつ、第２ブラケット８が一対の第２ラグ８１を有していれば、リンク５を単純な形状の単一部品とすることができ、コストを削減することができる。
また、ゴムブッシュ７は、必ずしも一対の第１ラグ４１およびリンク５の端部のそれぞれに保持されている必要はなく、第１ブラケット４とリンク５の端部の少なくとも一方に保持されていればよい。このように、ゴムブッシュ７が第１ブラケット４とリンク５の端部の少なくとも一方に保持されれば、荷重および振動に応じてマウント機構３をフレキシブルに設計することができる。
さらに、本発明の環状の防振体は、ゴムブッシュ７に限られるものではない。例えば、環状の防振体としては、液体を利用したダンパー式の構造体を用いてもよいし、金属製のバネを用いてもよい。
また、前記実施形態では、第１ブラケット４がエンジンケース２１に固定され、第２ブラケット８がアクセサリギアボックス１１に固定されていたが、これとは逆に、第１ブラケット４がアクセサリギアボックス１１に固定され、第２ブラケット８がエンジンケース２１に固定されてもよい。
また、第２ブラケット８およびリンクのそれぞれには、ブレードオフ時の荷重および振動次第では、金属ブッシュ９１の代わりにゴムブッシュ７が保持されていてもよい（ただし、第１ブラケット４がアクセサリギアボックス１１に固定され、第２ブラケット８がエンジンケース２１に固定される場合を除く）。
１ 航空エンジン
１１ アクセサリギアボックス
２１ エンジンケース
３ マウント機構
４ 第１ブラケット
４１ 第１ラグ
４１ａ 保持穴
４２ ランド
４２ａ アーム部
４３ コネクタ
５ リンク
５１ 保持穴
６ 第１ピン
６１ 軸部
６１ａ ネジ山
６２ 頭部
６３ 内側スリーブ
６４ ナット
６５ 外側スリーブ
７ ゴムブッシュ（防振体）
８ 第２ブラケット
８１ 第２ラグ
９ 第２ピン
９１ 金属ブッシュ

Claims (7)

  1. 航空エンジンにおけるエンジンケースへアクセサリギアボックスを取り付けるためのマウント機構であって、
    前記エンジンケースと前記アクセサリギアボックスの一方に固定された、前記エンジンケースの周方向に互いに離間する一対の第１ブラケットと、
    前記一対の第１ブラケット同士をつなぐように一方向に延び、両端部が前記一対の第１ブラケットと一対の第１ピンによって連結されたリンクと、
    前記一対の第１ピンのそれぞれに挿通される環状の防振体であって、前記第１ブラケットと前記リンクの端部の少なくとも一方に保持される防振体と、
    前記エンジンケースと前記アクセサリギアボックスの他方に固定された第２ブラケットであって、前記一対の第１ブラケットの間で第２ピンによって前記リンクに連結された第２ブラケットと、
    を備える、アクセサリギアボックスのマウント機構。
  2. 前記防振体は、ゴムブッシュであり、
    前記ゴムブッシュは、前記第１ピンの径方向におけるバネ定数が前記第１ピンの軸方向におけるバネ定数よりも高くなるように構成されている、請求項１に記載のアクセサリギアボックスのマウント機構。
  3. 前記一対の第１ブラケットのそれぞれは、前記リンクの端部を挟み込む一対の第１ラグを含み、
    前記第２ブラケットは、前記リンクの中央部を挟み込む一対の第２ラグを含む、請求項１または２に記載のアクセサリギアボックスのマウント機構。
  4. 前記防振体は、前記一対の第１ラグと前記リンクの端部のそれぞれに保持されており、前記第１ピンと嵌合する内側スリーブと、前記第１ラグまたは前記リンクに設けられた保持穴と嵌合する外側スリーブとに接合されている、請求項３に記載のアクセサリギアボックスのマウント機構。
  5. 前記第１ピンは、少なくとも先端にネジ山が形成された軸部と頭部を有するボルトであり、前記ネジ山には、前記頭部との間で複数の前記内側スリーブを挟持するナットが係合している、請求項４に記載のアクセサリギアボックスのマウント機構。
  6. 前記一対の第１ブラケットのそれぞれは、他方の第１ブラケットに向かって開口するＵ字状のランドを含み、前記一対の第１ラグは、前記ランドにおける互いに平行なアーム部から突出しており、
    一方の前記第１ブラケットにおける前記ランドの前記アーム部と他方の前記第１ブラケットにおける前記ランドの前記アーム部とを接続する一対のコネクタをさらに備える、請求項３〜５のいずれか一項に記載のアクセサリギアボックスのマウント機構。
  7. 前記第２ブラケットおよび前記リンクのそれぞれには、前記第２ピンに挿通される金属ブッシュが保持されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアクセサリギアボックスのマウント機構。
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