(57)【要約】  補機を、アクセサリ・ギヤボックスを介在することなく直接的に支持できるようにして、大形化を抑制できる航空機用エンジンを提供する。  航空機用エンジン（Ｅ）は、基端部がエンジン回転軸に連結されてエンジン（Ｅ）の径方向外方へ向かって延び、先端部に補機（１）が連結される取出軸（１１）と、エンジン本体（ＦＣ）に設けられて補機（１）が取り付けられる取付パッド（１２）とを有する。取付パッド（１２）が取出軸（１１）を貫通させる開口（４８）の外周囲を形成しており、さらに、開口（４８）が、取出軸（１１）を貫通させるカバー（４７）と、このカバー（４７）と取出軸（１１）との間をシールするシール部材（４９）とにより閉止されている。
2012137844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転軸により駆動される補機を備えた航空機用エンジンであって、
基端部が前記エンジン回転軸に連結されてエンジンの径方向外方へ向かって延び、先端部に前記補機が連結される取出軸と、
エンジン本体に設けられて前記補機が取り付けられる取付パッドとを有し、
前記取付パッドが前記取出軸を貫通させる開口の外周囲を形成しており、
前記開口が、前記取出軸を貫通させるカバーと、このカバーと前記取出軸との間をシールするシール部材とにより閉止されている航空機用エンジン。
【請求項２】
請求項１において、前記取付パッドが前記補機に形成された補機フランジに突き合わされて、結合具により結合されている航空機用エンジン。
【請求項３】
請求項２において、前記結合具が結合バンドである航空機用エンジン。
【請求項４】
請求項２において、前記結合具がボルトおよびナットからなる航空機用エンジン。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項において、前記取出軸が前記エンジン回転軸の一部分を構成する低圧軸に連結されている航空機用エンジン。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項において、前記補機が発電装置である航空機用エンジン。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項において、前記取出軸が前記補機の入力軸とスプライン結合されている航空機用エンジン。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、日本国に２０１１年４月７日に出願した特願２０１１−０８５４２８の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、エンジン回転軸により駆動する補機を備えた航空機用エンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、発電装置や各種ポンプなどの航空機用の補機は、アクセサリ・ギヤボックス（ＡＧＢ）を介してエンジン本体に支持され、エンジン回転軸に連結された前記アクセサリ・ギヤボックスを介してエンジン回転軸により駆動されるようになっている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３８６９８３号明細書
【特許文献２】米国特許第７７０７９０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年では航空機用エンジンに取り付ける補機が大形化する傾向にあり、この補機の大形化に伴って、これを支持するためのアクセサリ・ギヤボックスの大形化を招いている。特に、航空機用補機の一つである発電装置では、従来において出力が９０ｋＶＡ程度であったのが、近年の航空機における電気化の進展に伴って２００ｋＶＡ以上の大発電容量が要求されており、大形化する傾向にある。このような補機の形状の大形化の他に、補機の取付数が増大したような場合には、これらを支持するためのアクセサリ・ギヤボックスも大形化してしまい、航空機用エンジンにおける全体重量の増加、コストアップおよび空気抵抗の増大などを招来することになる。【０００６】
そこで、本発明は、補機をアクセサリ・ギヤボックスを介在することなしに直接的にエンジン本体に支持できるようにして、補機の大形化や取付数の増大に対しても大形化を抑制できる航空機用エンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る航空機用エンジンは、エンジン回転軸により駆動される補機を備えた航空機用エンジンであって、基端部が前記エンジン回転軸に連結されてエンジンの径方向外方へ向かって延び、先端部に前記補機が連結される取出軸と、エンジン本体に設けられて前記補機が取り付けられる取付パッドとを有し、前記取付パッドが前記取出軸を貫通させる開口の外周囲を形成しており、さらに、前記開口が、前記取出軸を貫通させるカバーと、このカバーと前記取出軸との間をシールするシール部材とにより閉止されている。【０００８】
この航空機用エンジンでは、補機がエンジン本体の取付パッドに結合してエンジン本体に支持されるから、補機とエンジン本体との間に既存のアクセサリ・ギヤボックスを介在させる必要がない。そのため、補機の形状が大形化したり、補機の取付数が増大しても、アクセサリ・ギヤボックスが不要となることから、エンジン全体の形状の大形化が抑制される。また、補機は、取付パッドの開口内のカバーを貫通した取出軸に連結されており、取出軸を介してエンジン回転軸により駆動される。このエンジンでは、エンジン本体に設ける取付パッドを大径の形状とすれば、補機が大形化したものであっても、その補機の補機ケースを大径の取付パッドによって強固に支持することができる。また、取付パッドを大径とした場合であっても、開口は取付パッドの内側の開口がカバーとシール部材とで閉止されているので、開口からエンジン本体内に異物が侵入することがない。【０００９】
本発明において、前記取付パッドが前記補機に形成された補機フランジに突き合わされて、結合具により結合されていることが好ましい。これにより、補機フランジがエンジン本体の取付パッドに突き合わされた状態で結合されるので、補機をエンジン本体に強固に取り付けることができる。【００１０】
本発明における前記結合具として結合バンドを用いると、互いに突き合わせた取付パッドと補機フランジとに結合バンドを外側から被せるだけの容易な作業により、補機をエンジン本体に支持することができる。【００１１】
本発明における前記結合具としてボルトおよびナットを用いることもできる。これにより、互いに突き合わされた取付パッドと補機フランジとを、ボルトとナットの締結により強固に連結することができる。【００１２】
本発明において、前記取出軸は前記エンジン回転軸の一部分を構成する低圧軸に連結されていることが好ましい。これにより、補機は、エンジンストール防止のために取り出し負荷に制限がある高圧軸とは異なり、取り出し負荷の制限が少ない低圧軸により回転駆動されるので、大容量化できる。【００１３】
本発明において、前記補機は、例えば発電装置である。この場合、大発電容量が要求され、発電装置が大形化しても、エンジン全体の大形化が抑制される。【００１４】
本発明において、前記取出軸が前記補機の入力軸とスプライン結合されていることが好ましい。これにより、取出軸が補機の入力軸に対して、一体回転可能で、かつ軸方向に着脱可能に連結されるので、補機をエンジン回転軸に対して容易に連結および切り離しできる。【００１５】
請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、本発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。本発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は同一部分を示す。
【図１】本発明の第１実施形態に係る航空機用エンジンにおける補機の連結状態を示す概略側面図である。
【図２】同上の補機の一例である航空機用発電装置の概略構成を示す概略図である。
【図３】同上の航空機用エンジンを示す正面図である。
【図４】同上の航空機用発電装置を示す斜視図である。
【図５】同上の航空機用エンジンのエンジン本体と航空機用発電装置との相対配置を示す分解斜視図である。
【図６】同上の航空機用エンジンにおける航空機用発電装置の連結箇所の断面図である。
【図７】同上の航空機用発電装置の縦断面図である。
【図８】同上の航空機用発電装置のケース内の構造を示す前方斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る航空機用エンジンにおける航空機用発電装置の連結箇所の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る、航空機用エンジンＥにおける補機の一種である発電装置１を連結した状態を模式的に示した構成図である。エンジンＥは、エンジン回転軸としての高圧軸７と低圧軸９とを有する２軸型ファンエンジンである。そのエンジン本体ＥＢは、圧縮機２、燃焼器３、タービン４およびファン１０を主要構成要素として備え、さらに、圧縮機２、燃焼器３およびタービン４を覆う本体ケースＢＣと、ファン１０を覆うファンケースＦＣとを備えている。圧縮機２から供給される圧縮空気に燃料を混合して燃焼器３で燃焼させ、その燃焼により発生する高温高圧の燃焼ガスがタービン４に供給される。
【００１８】
タービン４は前段側の高圧タービン４１と後段側の低圧タービン４２とを有し、圧縮機２は、中空の高圧軸７を介して高圧タービン４１に連結されており、この高圧タービン４１により回転駆動される。ファン１０は、高圧軸７の中空部に挿通された低圧軸９を介して低圧タービン４２に連結されており、この低圧タービン４２により回転駆動される。高圧軸７および低圧軸９は共通のエンジン軸心Ｃを有する同心配置となっている。こうして、低圧タービン４２から噴射される燃焼ガスのジェット流と、ファン１０により生成される高速空気流とによりエンジン推力が得られるようになっている。
【００１９】
低圧軸９におけるファン１０の後方に傘歯車８Ａが設けられ、この傘歯車８Ａに噛合する傘歯車８Ｂが、低圧軸９の径方向に延びた第１連結軸１１（取出軸）の基端部に設けられている。この第１連結軸１１の先端部に発電装置１の後述する入力軸（伝動機構入力軸）が連結されており、低圧軸９からの回転伝達により発電装置１が駆動されるようになっている。すなわち、従来の一般的な航空機用発電装置では、発電装置１を駆動するエンジンＥの回転軸として高圧軸７が用いられていたのと異なり、この実施形態では、低圧軸９が発電装置１を駆動する回転軸として用いられている。第１連結軸１１は、エンジン回転軸の一つである低圧軸９の径方向に沿った軸心を有しているが、この第１連結軸１１の先端部は、従来装置のようなアクセサリ・ギヤボックスを介在することなしに、図１の発電装置１の入力軸に直接的に連結されている。
【００２０】
発電装置１は、この実施形態において、エンジンＥのエンジン本体ＥＢの一部であるファンケースＦＣに取付パッド１２を介して取り付けられており、これの詳細については後述する。なお、従来装置と同様に、高圧軸７の前端に、互いに噛合する傘歯車１３Ａ，１３Ｂを介して第２連結軸１４の一端部がギヤ連結されており，この第２連結軸１４の他端部に、燃料ポンプ、オイルポンプなどの他の補機類１８を駆動するためのアクセサリ・ギヤボックス（ＡＧＢ）１９が連結されている。こうして、エンジンＥは、エンジン本体ＥＢと、これに支持された発電装置１、他の補機類１８およびアクセサリ・ギヤボックス１９とを備える。
【００２１】
補機として連結する発電装置１の概略構成を示す模式図である図２において、発電装置１の入力側には、エンジンＥの第１連結軸（取出軸）１１に一端部が直接連結されて径方向Ｒ（図１）に延びる伝動機構入力軸２７と、この伝動機構入力軸２７に連結されて第１連結軸１１と直交する方向（この例ではエンジン軸心Ｃの方向）の軸心回りに変速機２２を駆動する伝動機構２１が配設されている。前記入力軸２７は径方向Ｒ（図１）に延びるものに限定されず、径方向Ｒから若干傾斜していてもよい。つまり、入力軸２７はエンジン軸心Ｃと交差する方向に沿った軸心を有するものであればよい。
【００２２】
伝動機構２１は、前後方向ＦＲに沿った軸心を有する伝達軸１７と、伝動機構入力軸２７の他端部に設けられた傘歯車２０Ａと、伝達軸１７の一端部に設けられて傘歯車２０Ａと噛合する傘歯車２０Ｂと、伝達軸１７の他端部に設けられた伝達平歯車２３と、変速機入力軸２８に設けられて前記伝達平歯車２３に噛合する受動平歯車２４とを備えている。この受動平歯車２４は変速機２２の入力歯車となる。
【００２３】
変速機出力軸２９に設けられた変速機出力ギヤ３０には、中間ギヤ３２が噛合しており、この中間ギヤ３２に、潤滑油のオイルポンプ３３のポンプ回転軸３１が一体回転するように連結されている。さらに、中間ギヤ３２には、発電機３４の回転軸３８に設けられた発電機入力ギヤ３９が噛合している。変速機２２と発電機３４が低圧軸９の周方向、つまりエンジンＥの周方向に離間して配置されている。前記変速機出力ギヤ３０、中間ギヤ３２および発電機入力ギヤ３９はいずれも平歯車であるが、スラスト軸受を設ければ、はすば歯車でもよい。
【００２４】
図３は航空機用発電装置１のエンジンＥへの取付状態を示す正面図である。発電装置１はエンジンＥのファンケースＦＣの側部に取り付けられている。この図３から明らかなように、発電装置１は、エンジン軸心Ｃの方向から見た正面視において厚さが小さい薄型で、かつ上下方向の寸法が大きい縦長の外形に形成されている。これにより、発電装置１は、側方への出っ張りが小さい状態で、エンジンＥのファンケ−スＦＣの側部に取り付けることが可能になっている。エンジンＥおよび発電装置１はエンジンナセルＮにより覆われている。ただし、発電装置１はファンケ−スＦＣよりも後方の本体ケースＢＣの側面に取り付けてもよい。これらファンケ−スＦＣおよび本体ケースＢＣが前記エンジンケ−スを形成している。
【００２５】
この発電装置１における図２の変速機２２、発電機３４、オイルポンプ３３および伝動機構２１を収納する補機ケース４０は、図４に示すように、前記伝動機構入力軸２７を貫通させる開口４３と、この開口４３の周囲を取り囲む補機フランジ４４と、中央部に入力軸２７を貫通させる貫通孔４５ａを有し開口４３を塞ぐ第１のカバー４５とを備えている。前記貫通孔４５ａには、第１のカバー４５と入力軸２７との間をシ−ルする第１のシール部材４６が配置されている。第１のカバー４５は、発電装置１の保管、移送などの際の異物の混入を防止するためのものであり、割愛してもよい。
【００２６】
一方、図５に示すように、航空機用エンジンＥのファンケースＦＣには、前述のＡＧＢ１９とともに、第１連結軸１１を貫通させる開口４８と、この開口４８の周囲を取り囲む外周囲を形成する前述の取付パッド１２とが設けられている。
【００２７】
発電装置１は、図６に示すような構造により、エンジン本体ＥＢの一部であるファンケースＦＣに取り付けられている。すなわち、環状の補機フランジ４４の先端部が、ファンケースＦＣの取付パッド１２の先端部に重ねられている。この状態で、補機フランジ４４の先端部に形成された環状の嵌合突起６０が取付パッド１２の内周面に嵌合されて、補機フランジ４４の取付パッド１２に対する開口４３、４８の径方向の位置決めがなされている。嵌合突起６０は取付パッド１２の方に設けてもよい。
【００２８】
補機フランジ４４および取付パッド１２の両者の先端部は、径方向外方に突出する環状の連結用突起４４ａ、１２ａが形成されており、これら連結用突起４４ａ、１２ａに、結合具である断面Ｖ字形状のクランプバンド５０を被せる状態に取り付けている。取付パッド１２および補機フランジ４４の連結用突起１２ａ、４４ａの相対向する側と反対側の取付面１２ａａ、４４ａａは、クランプバンド５０の内面形状に合致するように、径方向外方へ向かって先細りに傾斜している。こうして、補機ケース４０がファンケースＦＣに固定され、これにより、発電装置１がエンジンＥに取り付けられている。
【００２９】
第１連結軸１１の先端孔の内周面に内周スプライン１１ａが形成され、伝動機構入力軸２７の先端部外周面に、前記内周スプライン１１ａに嵌合する外周スプライン２７ａが形成されている。両スプライン１１ａ，２７ａの係合により、伝動機構入力軸２７が第１連結軸１１に一体回転可能で、かつ軸方向に着脱可能に連結されている。
【００３０】
前記開口４８の外径側部分は、中央部に第１連結軸１１の貫通孔４７ａを有する第２のカバー４７により塞がれている。貫通孔４７ａに、第２のカバー４７と第１連結軸１１との間を液密にシールする第２のシール部材４９が配置されている。第２のシール部材４９は、エンジンＥの保管、移送などの際に異物がファンケースＦＣ内に混入するのを防止する。これら第２のカバー４７および第２のシール部材４９により、開口４８における第１連結軸１１の周囲が閉止されている。
【００３１】
発電装置１は、図７に示すように、エンジンＥの低圧軸９にギヤ連結された第１連結軸１１に、図６のようにスプライン係合により連結される伝動機構入力軸２７と、この伝動機構入力軸２７に伝動機構２１を介して連結される無段のトラクション変速機２２と、このトラクション変速機２２の下方に配置されてトラクション変速機２２の出力により駆動される発電機３４と、トラクション変速機２２と発電機３４との間に配置されてトラクション変速機２２の出力により駆動される潤滑油用のオイルポンプ３３とを備えている。これら伝動機構２１、トラクション変速機２２、発電機３４およびオイルポンプ３３は、それらの軸心Ｃ２２、Ｃ３４およびＣ３３が互いに平行であり、かつ、エンジンＥの前後方向ＦＲ、すなわちエンジン軸心Ｃの方向に沿っている。変速機２２により、低圧軸９の回転速度が変動しても、発電機３４は常に一定の回転数で高速回転して、一定周波数の交流電力を出力する。
【００３２】
つぎに、上記実施形態の航空機用エンジンＥの作用について説明する。図１に示したエンジンＥの低圧軸９の回転が取出軸である第１連結軸１１および図２に示した伝動機構入力軸２７を介して、発電装置１に伝達される。発電装置１では、伝動機構入力軸２７から伝動機構２１、トラクション変速機２２および中間ギヤ３２を介して発電機３４に動力が伝達され、発電機３４の回転により発電がなされる。
【００３３】
また、この発電装置１では、図８の伝動機構入力軸２７が低圧軸９の周方向におけるトラクション変速機２２と発電機３４の間に配置されているから、重量が比較的大きいトラクション変速機２２と発電機３４との間に伝動機構入力軸２７が配置されることで、伝動機構入力軸２７が発電装置１の図３に示す重心Ｇの近くに位置することになる。その結果、発電装置１のエンジンＥへの取付面を形成する取付フランジ４４に対する重心Ｇのオーバーハングモーメントが小さくなり、発電装置１のエンジンＥへの取り付けが安定化される。
【００３４】
この航空機用エンジンＥでは、補機の一種である発電装置１がエンジン本体ＥＢの取付パッド１２に結合して支持されるから、発電装置１とエンジン本体ＥＢとの間に既存のアクセサリ・ギヤボックスを介在させる必要がない。そのため、発電機１の形状が大形化したり、発電機１を含む補機の取付数が増大しても、アクセサリ・ギヤボックスが不要となることから、エンジン１全体の形状の大形化が抑制される。
【００３５】
発電装置１は、取付パッド１２の開口４８内のカバー４７を貫通した第１連結軸（取出軸）１１に連結されており、この第１連結軸１１を介して、エンジンＥの低圧軸９の回転が伝達されて駆動する。ここで、ファンケースＦＣに設ける取付パッド１２を大径の形状とすれば、発電装置１が大形化した場合であっても、その発電装置１の外周囲を形成する補機ケース４０を大径の取付パッド１２によって強固に支持することができる。このような大径の取付パッド１２であっても、取付パッド１２の内側の開口４８が、カバー４７とシール部材４９とで閉止されているので、開口４８からファンケースＦＣ内、つまりエンジン本体ＥＢ内に異物が侵入することがない。
【００３６】
また、この航空機用エンジンＥでは、発電装置１の補機ケース４０に形成された補機フランジ４４を有しており、ファンケースＦＣの取付パッド１２に補機フランジ４４を、両者１２、４４の軸方向に突き合わせて、結合具であるクランプバンド５０を、取付パッド１２の連結用突起１２ａおよび補機フランジ４４の連結用突起４４ａの外側に被せるだけの簡単な作業により、補機ケース４０をファンケースＦＣに強固に取り付けることができる。
【００３７】
さらに、圧縮機２に連結された高圧軸７から大きな負荷を取り出すと、低エンジン出力時（地上アイドル、降下中等）にエンジンストールが発生しやすいのに対し、発電装置１は、第１連結軸１１を介して、取り出し負荷の制限が少ない低圧軸９により回転駆動されるので、大容量発電を行うことができる。また、エンジンＥの第１連結軸１１が発電装置１の入力軸２７に対してスプライン結合されているから、エンジンＥの第１連結軸１１が発電装置１の入力軸２７に対して一体回転可能で、かつ軸方向に着脱可能になる。したがって、発電装置１を低圧軸９に対して容易に連結および切り離しできる。
【００３８】
図９は本発明の第２実施形態に係る航空機用エンジンにおける発電装置１の連結箇所の断面図であり、この実施形態が第１実施形態と相違するのは、第１実施形態のクランプバンド５０に代えて、ボルト５１とナット５２を用いて、補機ケース４０の補機フランジ４４とファンケースＦＣの取付パッド１２とを結合した構成のみである。これにより、互いに突き合わされた取付パッド１２と補機フランジ４４とをボルト５１とナット５２の締結により一層強固に固定することができる。なお、補機フランジ４４の連結用突起４４ａの取付面４４ａａおよび取付パッド１２の連結用突起１２ａの取付面１２ａａはともに、開口４３および開口４８の径方向、つまり入力軸２７および第１連結軸１１の軸心と直交する方向に延びた平坦面である。
【００３９】
なお、本発明は、エンジン回転軸に連結される補機として、実施形態で示した発電装置１に限らず、例えば燃料ポンプやオイルポンプであっても同様に適用することができる。また、補機を連結するエンジン回転軸は、実施形態に示した低圧軸９に限らず、高圧軸７であってもよい。また、エンジンＥは１軸型であってもよい。
【００４０】
以上のとおり図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求の範囲から定まる本発明の範囲内のものと解釈される。
【符号の説明】
【００４１】
１，１Ａ  航空機用発電装置（補機）
７  高圧軸（エンジン回転軸）
９  低圧軸（エンジン回転軸）
１１  第１連結軸（取出軸）
１２  取付パッド
２７  伝動機構入力軸（入力軸）
４０  補機ケース
４４  補機フランジ
４７  第２のカバー（カバー）
４７ａ  貫通孔
４８  開口
４９  第２のシール部材（シール部材）
５０  クランプバンド（結合バンド）
５１  ボルト（結合具）
５２  ナット（結合具）
ＢＣ  本体ケース
Ｅ  航空機用エンジン
ＥＢ  エンジン本体
ＦＣ  ファンケース（エンジン本体の一部）
Ｒ  径方向
【図１】
2012137844.tif 000003
【図２】
2012137844.tif 000004
【図３】
2012137844.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012137844.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012137844.tif 000009
【図８】
2012137844.tif 000010
【図９】
2012137844.tif 000011
【国際調査報告】
2012137844.tif 000012
2012137844.tif 000013
2012137844.tif 000014
2012137844.tif 000015