JP6740240B2 - 改良された減速ギアを備えたギアボックス - Google Patents

Description

本発明は、ギアボックスを異なる回転速度で回転させる２本の内部駆動軸を備え、また、コンパクトなトランスミッション手段を備えた、航空機タービンエンジン用のギアボックスに関する。

例えば航空機のタービンエンジン用のタービンエンジンのギアボックスは、タービンエンジンの複数の部品と補助部品を、タービンエンジンから発生するエネルギーから駆動してサポートすることを可能にするエネルギー分配システムである。

このため、ギアボックスは、タービンエンジンのロータに接続された駆動軸と、この駆動軸に接続された複数の出力軸を備える。

各出力軸は、タービンエンジンの１つ以上の補助部品に関連付けられ、したがって、補助部品に適切なトルクと回転速度を供給しなければならない。よって、例えば、出力軸は別々の回転速度で回転する。

一般的に、駆動軸は、ギアボックスの主軸に配向し、他方で、出力軸は主軸に垂直に配向している。

一実施形態によれば、出力軸の駆動軸への結合は、リングアンドピニオンギアによって達成される。この結合方法は、ギアボックスの部品数を制限することを可能にし、結果として効率損失を減少させる。この結合方法は、ギアボックスのサイズと重量を減少することも可能にする。

しかしながら、出力軸の回転速度が駆動軸の回転速度と比べて大きく減少した場合には、大径の歯車を備えなければならず、それが、ギアボックス内でのこの歯車の過度のスペース要求を包含するため、単一のリングアンドピニオンギアの使用は不可能となる。

そのため、減速装置によって主駆動軸に接続された二次駆動軸を備えたギアボックスが提案されている。

これは、減少した速度で回転しなければならない、出力軸と関連付けられたリングアンドピニオンギアの寸法を制限することを可能にする。

既知の実施形態によれば、ギアボックスは、減速装置を形成する遊星歯車列システムを備える。

しかしながら、遊星歯車列システムは、多数の部品からなり、それはギアボックスの重量を増加させ、さらに、遊星歯車列システムの部品のうち１つの不具合による故障のリスクを増加させる。

本発明の目的は、縮小したサイズの、簡略化された構造の減速装置を備えるギアボックスを提案することである。

本発明は、駆動軸と、減速機構によって駆動軸に結合された二次駆動軸と、一組のリングアンドピニオンギアによって駆動軸または二次駆動軸に結合された出力軸とを備えた、航空機タービンエンジンのギアボックスを提案し、減速機構が中間軸を備え、中間軸の第１の端部が第１ギア段によって駆動軸に結合されることを特徴とし、中間軸の第２の端部が第２ギア段によって二次駆動軸に結合され、中間軸は、駆動軸の主軸に対して実質的に垂直に配向した自身の主軸の周りで回転するようにギアボックスに取り付けられていることを特徴とする。

減速を行うための中間軸の使用は、減速装置の部品数を制限することを可能にする。さらに、駆動軸に対する中間軸の配向は、ギアボックス内の減速装置のスペース要求を制限することを可能にする。

好ましくは、第１または第２ギア段はそれぞれ、駆動軸または二次駆動軸に取り付けられた１つのピニオンと、中間軸の関連する端部に取り付けられた１つのピニオンを備える。

好ましくは、二次駆動軸の主軸は駆動軸の主軸と実質的に同軸であり、中間軸は、駆動軸と二次駆動軸の２つの対向する端部の間に位置している。

好ましくは、駆動軸と二次駆動軸のそれぞれの対向する端部は、それらに関連する第１または第２ギア段のピニオンを担持する。

好ましくは、ギアボックスは、中間軸の各端部に配置された、中間軸の自身の主軸の周りでの回転をガイドする手段を備える。

好ましくは、中間軸の端部によって担持されるギア段のピニオンは、中間軸の自身の主軸の周りでの回転をガイドするための前記手段の間に配置されている。

好ましくは、中間軸は制振手段を備える。

好ましくは、ギアボックスは、中間軸をギアボックスの手動制御手段に結合する手段を備える。

本発明はさらに、上記に規定したギアボックスを備えた航空機のタービンエンジンを提案する。

好ましくは、タービンエンジンは、駆動軸をタービンエンジンのロータに接続する手段を備える。

本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読めば明らかとなり、その理解のため、添付の図面を参照する。

本発明に係る減速機構によって駆動軸に結合された二次駆動軸を備えたギアボックスの模式図である。 本発明に係る減速機構の拡大した詳細図である。

図１は、特に航空機のタービンエンジンであるタービンエンジン用のギアボックス１０を示す。このギアボックス１０は、タービンエンジンのロータからのエネルギーの特定の量を、このエネルギーをタービンエンジンの装置の複数のアイテムに再分配するために取り出すように設計されている。

ギアボックス１０は、トランスミッションシステム１４によってタービンエンジンのロータ（図示せず）に、接続された駆動軸１２を備え、それにより、エネルギーは取り出され、また、複数の出力軸１６を備え、出力軸はそれぞれ、タービンエンジンの１つ以上の装備品に接続されている。

ここで、駆動軸１２の主軸Ａはギアボックス１０の主軸に対して平行である。各出力軸１６の主軸は、駆動軸１２の主軸に対して垂直である。

各出力軸１６は、関連するリングアンドピニオンギア１８によって駆動軸１２に接続される。リングアンドピニオンギア１８は、駆動軸１２に取り付けられたピニオン２０と、関連する出力軸１６に取り付けられた歯車２２からなる。

リングアンドピニオンギア１８のピニオン２０と歯車２２はそれぞれ互いに係合し、相補的な円錐歯を備える。

リングアンドピニオンギア１８のピニオン２０と歯車２２の直径の比率が、このリングアンドピニオンギア１８の減速比を規定する。この比率が高いほど、すなわち、歯車２２が大きくてピニオン２０が小さいほど、リングアンドピニオンギア１８の減速比が高くなる。

しかしながら、高減速比を得ることを可能とするため、歯車２２の過度に大きな直径を必要とするので、ピニオン２０と歯車２２の間の寸法比だけでは十分でない。

ギアボックス１０が、駆動軸１２といくつかの出力軸１６の間に挿置された二次駆動軸２４を備えるのはこのためである。したがって二次駆動軸は、いくつかのリングアンドピニオンギア１８のピニオン２０を担持する。

ここで二次駆動軸２４は駆動軸１２と同軸であり、駆動軸１２と一直線に配置される。二次駆動軸２４の一端部２４ａは、駆動軸１２の端部１２ａの軸方向に面して、端部１２ａの近傍に配置される。

二次駆動軸２４は、減速機構２６によって駆動軸１２に接続され、それが、二次駆動軸２４の回転速度を駆動軸１２の回転速度と相違させることを可能にする。

減速機構２６によって提供される減速比の、リングアンドピニオンギア１８の減速比
との組み合わせは、ギアボックス１０が、過度に大きい寸法を有する部品を備えなくても、十分に高い総減速比を得ることを可能にする。

図２により詳細に見られるように、減速機構２６は、２つのギア段３０，３２によって、駆動軸１２と二次駆動軸２４の対向する端部１２ａ，２４ａに同時に結合される中間軸２８を備えている。

中間軸２８の主軸Ｂは、駆動軸１２と二次駆動軸２４の主軸Ａに対して垂直である。

以下の説明では、軸方向は、駆動軸１２の主軸Ａに沿った方向であり、半径方向はいずれも、この駆動軸１２の主軸Ａに対して垂直な方向であると見なされる。

中間軸２８は、駆動軸１２と二次駆動軸２４の対向する端部１２ａ，２４ａの間に軸方向に配置されている。中間軸２８は、自身の主軸Ｂ周りに、ギアボックス１０の外部ケーシングに対して自在に回転するように取り付けられている。

ギアボックス１０は、中間軸２８の回転的な案内のための２つの軸受３４を備え、軸受それぞれは、中間軸の対応する端部２８ａ，２８ｂを受け入れる。

中間軸２８の第１の端部２８ａは、第１ギア段３０によって駆動軸１２の前記端部１２ａに結合され、中間軸２８の第２の端部２８ｂは、第２ギア段３２によって二次駆動軸２４の前記端部２４ａに結合される。

第１ギア段３０は、駆動軸１２の前記端部１２ａによって担持されるピニオン３６と、中間軸２８の第１の端部２８ａによって担持されるピニオン３８を備える。第２ギア段３２の第２の段は、二次駆動軸２４の前記端部２４ａによって担持されるピニオン４０と、中間軸２８の第２の端部２８ｂによって担持されるピニオン４２を備える。

好ましくは、各ギア段３０，３２は、リングアンドピニオンギアまたはスパイラルベベルギアからなる。

好ましくは、減速機構２６のサイズを制限するために、中間軸２８の端部２８ａ，２８ｂによって担持されるピニオン３８，４２は、中間軸をガイドする２つの軸受３４の間に半径方向に配置される。

減速機構に２つのギア段３０，３２が存在することは、減速機構２６が嵩高くなり過ぎずに、十分に高い減速比を提供することを可能にする。

さらに、中間軸２８によって、駆動軸１２の主軸Ａに対して担持されるピニオン３８，４２の半径方向位置は、対応するピニオン３８，４０のサイズによって決まり、したがって、比較的小さい。

こうして、駆動軸１２の主軸Ａに対して垂直な中間軸２８の配向により、ギアボックス１０へのこの中間軸２８の一体化は、駆動軸１２の主軸Ａに沿ったギアボックス１０の寸法の増加を包含しない。

図２に示した実施形態によれば、中間軸２８は、金属製回転要素からなる。この実施形態は比較的単純かつ低費用であり、減速機構２６の良好な剛性を保証する。

図示しない変形実施形態によれば、中間軸２８は１つ以上の材料から製造され、制振手段を備える。

減速機構２６の別の態様によれば、また、中間軸２８の主軸Ｂが駆動軸１２の主軸Ａに対して垂直だとすると、中間軸２８の少なくとも１つの端部２８ａ，２８ｂは、ギアボックス１０の外壁４４近傍に配置される。

さらに、中間軸２８のこの端部２８ａ，２８ｂは、ギアボックス１０の外壁４４に対して実質的に垂直に配向している。

ギアボックス１０の図示しない一実施形態によれば、ギアボックス１０の手動制御のための手段は、中間軸２８の１つの端部２８ａ，２８ｂに接続され得る。例えば、手動制御部材は、ギアボックス１０の壁４４に形成された対応する開口部を貫通可能な制御軸を備えたクランクからなる。

図面に示された実施形態によれば、駆動軸１２と二次駆動軸２４は、主軸Ａと同軸である。

一変形実施形態によれば、二次駆動軸２４は、駆動軸１２の主軸Ａに対して半径方向に偏位している。そのような変形は、第２ギア段のピニオン体４２の位置を、中間軸２８に沿って適合させることが可能であるという事実によって、また、第２のギア３２のピニオン４０，４２の対応する寸法と位置の選択によって可能となる。

図示の実施形態によれば、二次駆動軸２４の主軸Ｃは駆動軸１２の主軸Ａと同軸である。本発明はこの実施形態に限定されず、二次駆動軸２４の主軸Ｃが駆動軸１２の主軸Ａに対して傾斜していてもよいことが理解されよう。

そのような駆動軸の主軸の角度偏位は、減速機構２６内のスパイラルベベルピニオンの存在によって可能となる。これは、そのようなピニオンが、軸の任意の相対傾斜を可能にし、したがって軸が必ずしも相対的に直角または直交しなくてもよいからである。

したがって同じことが中間軸２８に関しても当てはまり、故に中間軸２８は駆動軸１２に対して、９０°とは異なる角度で傾斜していてもよい。

Claims (12)

1. 駆動軸（１２）と、減速機構（２６）によって前記駆動軸（１２）に結合された二次駆動軸（２４）と、一組のリングアンドピニオンギア（１８）によって前記駆動軸（１２）に結合された出力軸（１６）および前記二次駆動軸（２４）に結合された出力軸（１６）を含む複数の出力軸（１６）とを備えた、航空機タービンエンジンのギアボックス（１０）であって、
   前記減速機構（２６）が中間軸（２８）を備え、前記中間軸の第１の端部（２８ａ）が第１ギア段（３０）によって前記駆動軸（１２）に結合され、前記中間軸の第２の端部（２８ｂ）が第２ギア段（３２）によって二次駆動軸（２４）に結合され、前記中間軸（２８）は、前記駆動軸（１２）の主軸（Ａ）に対して傾斜した自身の主軸（Ｂ）の周りで回転するように前記ギアボックス（１０）に取り付けられていることを特徴とするギアボックス（１０）。
2. 前記第１ギア段（３０）または第２ギア段（３２）はそれぞれ、前記駆動軸（１２）または前記二次駆動軸（２４）に取り付けられた１つのピニオン（３６，４０）と、前記中間軸（２８）の関連する端部（２８ａ，２８ｂ）に取り付けられた１つのピニオン（３８，４２）を備えることを特徴とする請求項１に記載のギアボックス（１０）。
3. 前記二次駆動軸（２４）の主軸（Ｃ）は前記駆動軸（１２）の主軸（１）と実質的に同軸であり、前記中間軸（２８）は、前記駆動軸（１２）と前記二次駆動軸（２４）の２つの対向する端部（１２ａ，２４ａ）の間に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載のギアボックス（１０）。
4. 前記二次駆動軸（２４）の主軸（Ｃ）は前記駆動軸（１２）の主軸（１）に対して傾斜しており、前記中間軸（２８）は、前記駆動軸（１２）と前記二次駆動軸（２４）の２つの対向する端部（１２ａ，２４ａ）の間に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載のギアボックス（１０）。
5. 前記駆動軸（１２）と前記二次駆動軸（２４）の各対向する端部（１２ａ，２４ａ）は、それらに関連する第１または第２ギア段のピニオン（３６，４０）を担持することを特徴とする、請求項２と組み合わせた請求項３または請求項４に記載のギアボックス（１０）。
6. 前記ギアボックス（１０）は、前記中間軸（２８）の各端部（２８ａ，２８ｂ）に配置された、前記中間軸（２８）を自身の主軸（Ｂ）の周りで回転するようにガイドする手段（３４）を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のギアボックス（１０）。
7. 前記中間軸（２８）の端部（２８ａ，２８ｂ）によって担持されるギア段（３０，３２）のピニオン（３８，４２）は、前記中間軸（２８）を自身の主軸（Ｂ）の周りで回転するようにガイドする前記手段（３４）の間に配置されていることを特徴とする、請求項２と組み合わせた請求項６に記載のギアボックス（１０）。
8. 前記中間軸（２８）が制振手段を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のギアボックス（１０）。
9. 前記中間軸（２８）を前記ギアボックス（１０）の手動制御手段に結合する手段を備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のギアボックス（１０）。
10. 前記中間軸（２８）の主軸（Ｂ）は前記駆動軸（１２）の主軸（Ａ）に対して垂直であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のギアボックス（１０）。
11. 請求項１から１０に記載のギアボックス（１０）を備えることを特徴とする航空機のタービンエンジン。
12. 前記タービンエンジンは、前記駆動軸（１２）を前記タービンエンジンのロータに接続する手段（１４）を備えることを特徴とする請求項１１に記載のタービンエンジン。

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