(57)【要約】  バックドライブデカプラを用いてバックドライブ事象において出力シャフトをエンジンから解放するための方法およびデカプラ。バックドライブデカプラは、出力シャフトと、ドライブシャフトと、出力シャフトをドライブシャフトに選択的に結合する保持機構とを含む。バックドライブ事象では、デカプラは、出力シャフトをドライブシャフトから切り離す。【選択図】図２
2019521285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）を始動させるためのエアタービンスタータ（１０２）であって、
入口（１１０）、出口（１１２）、および前記入口（１１０）と前記出口（１１２）との間に延びてガス流を通すための流路（１１４）を画定するハウジング（１０８）と、
前記ハウジング（１０８）内に軸支され、前記流路（１１４）内に配置されて機械的動力を前記ガス流から回転可能に抽出するためのタービン部材（１１６）と、
前記タービン部材（１１６）と駆動可能に結合されたギアトレイン（１１８）と、
前記ギアトレイン（１１８）と動作可能に結合されたドライブシャフト（１３６）を有するクラッチ（１３２）と、
第１の端部（２３８）を有する引っ張りヒューズ（２０４）であって、前記ドライブシャフト（１３６）、ねじ部分（２４４）、ならびに前記第１の端部（２３８）と前記ねじ部分（２４４）との間に位置する小径を有するネック部分（２４６）に動作可能に結合された引っ張りヒューズ（２０４）、および
前記ドライブシャフト（１３６）に選択的に動作可能に結合された第１の端部（２３０）、前記エンジン（１）に動作可能に結合されて共に回転するように構成された第２の端部（２３２）、ならびに前記引っ張りヒューズ（２０４）の前記ねじ部分（２４４）を受け入れる雌ねじ部分（２０６）を有する出力シャフト（２０２）
を備えるデカプラ（１９０）と
を備え、
駆動トルクが前記クラッチ（１３２）の前記ドライブシャフト（１３６）から前記出力シャフト（２０２）に伝達されると、前記引っ張りヒューズ（２０４）は取り付けられず、超過トルクが一定のレベルを下回って伝達されると、前記引っ張りヒューズ（２０４）は部分的に取り付けられ、前記超過トルクが一定のレベルに達すると、前記引っ張りヒューズ（２０４）は前記ネック部分（２４６）で剪断され、前記ねじ部分（２４４）は前記ドライブシャフト（１３６）から離れる方向にねじ込まれる、エアタービンスタータ（１０２）。
【請求項２】
前記ドライブシャフト（１３６）に動作可能に結合され、前記出力シャフト（２０２）の前記第１の端部（２３０）の雄ねじ部分（２３４）を受け入れるねじ部分（２２４）を有するねじ込みインサート（２０８）をさらに備える、請求項１に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
【請求項３】
前記引っ張りヒューズ（２０４）が、前記出力シャフト（２０２）と前記ねじ込みインサート（２０８）との間のねじ山と反対の回転方向で前記出力シャフト（２０２）にねじ込まれる、請求項２に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
【請求項４】
前記超過トルクが前記一定のレベルに達すると、前記出力シャフト（２０２）が、前記ねじ込みインサート（２０８）からねじ切れされ、それにより前記出力シャフト（２０２）が前記ドライブシャフト（１３６）から切り離され、前記引っ張りヒューズ（２０４）が前記出力シャフト（２０２）からねじ切れされる、請求項３に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
【請求項５】
前記引っ張りヒューズ（２０４）が、前記出力シャフト（２０２）の並進の２倍並進する、請求項４に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
【請求項６】
前記出力シャフト（２０２）が前記ねじ込みインサート（２０８）と再ねじ止めすることを防ぐように構成された阻止機構をさらに備える、請求項４に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
【請求項７】
前記阻止機構が、リングばね（２２８）であって、前記リングばね（２２８）が前記出力シャフト（２０２）によって外側に押し出される伸張位置と、前記リングばね（２２８）が前記ねじ込みインサート（２０８）の一部の上に重なり、前記出力シャフト（２０２）の前記第１の端部（２３０）および前記ねじ込みインサート（２０８）の再ねじ止めを防止するように構成される退避位置との間で移動可能なリングばね（２２８）を備える、請求項６に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
【請求項８】
前記ドライブシャフト（１３６）と前記出力シャフト（２０２）との間に位置し、前記出力シャフト（２０２）を前記ドライブシャフト（１３６）から離れるように付勢するように構成された付勢機構をさらに備える、請求項４に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
【請求項９】
前記付勢機構が、圧縮ばね（２１７）である、請求項８に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
【請求項１０】
前記引っ張りヒューズ（２０４）の前記第１の端部（２３８）を前記ドライブシャフト（１３６）内に保持する保持ピン（２３９）をさらに備える、請求項１に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
【請求項１１】
前記駆動トルクが、前記ドライブシャフト（１３６）および前記出力シャフト（２０２）の嵌合ストッパ部（２１８、２３６）を通って伝達される、請求項１に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デカプラを有するエアタービンスタータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータまたはエンジンなどの駆動機構は、回転可能な出力シャフトなどの機構出力で駆動運動を生成することができる。出力シャフトは、例えば、回転運動を出力シャフトに接続された回転可能なドライブシャフトを介して別の機器に提供することができる。回転運動を受ける機器は、駆動回転運動をエネルギ源として利用して動作することができる。１つの例示的な構成では、燃焼タービンエンジンとしても知られるガスタービンエンジンは、多数のタービンブレードに向けてエンジンを通過する燃焼ガス流からエネルギを抽出する回転エンジンである。ガスタービンエンジンは、回転運動の少なくとも一部をアクセサリギアボックスなどの回転機器に提供することができ、回転運動は、多数の異なるアクセサリに動力を供給するために利用される。アクセサリは、発電機、スタータ／発電機、永久磁石オルタネータ（ＰＭＡ）または永久磁石発電機（ＰＭＧ）、燃料ポンプ、および油圧ポンプを含むことができる。駆動機構が故障した場合、駆動機構を回転機器から切り離すことが望ましい場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０１９９５６７号明細書
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、本開示は、エンジンを始動させるためのエアタービンスタータに関し、入口、出口、および入口と出口との間に延びてガス流を通すための流路を画定するハウジングと、ハウジング内に軸支され、流路内に配置されて機械的動力をガス流から回転可能に抽出するためのタービン部材と、タービン部材と駆動可能に結合されたギアトレインと、ギアトレインと動作可能に結合されたドライブシャフトを有するクラッチと、第１の端部を有する引っ張りヒューズであって、ドライブシャフト、ねじ部分、ならびに第１の端部とねじ部分との間に位置する小径を有するネック部分に動作可能に結合された引っ張りヒューズ、およびドライブシャフトに選択的に動作可能に結合された第１の端部、エンジンに動作可能に結合されて共に回転するように構成された第２の端部、ならびに引っ張りヒューズのねじ部分を受け入れる雌ねじ部分を有する出力シャフトを含むデカプラとを含み、駆動トルクがクラッチのドライブシャフトから出力シャフトに伝達されると、引っ張りヒューズは取り付けられず、超過トルクが一定のレベルを下回って伝達されると、引っ張りヒューズは部分的に取り付けられ、超過トルクが一定のレベルに達すると、引っ張りヒューズはネック部分で剪断され、ねじ部分はドライブシャフトから離れる方向にねじ込まれる。
【０００５】
別の態様では、本開示は、バックドライブ中にエアタービンスタータの出力シャフトを切り離すためのデカプラアセンブリに関し、第１の端部を有する引っ張りヒューズであって、エアタービンスタータのドライブシャフト、エアタービンスタータの出力シャフトの雌ねじ部分内に受け入れ可能なねじ部分、および第１の端部とねじ部分との間に位置するネック部分に動作可能に結合された引っ張りヒューズを含み、駆動トルクがドライブシャフトから出力シャフトに伝達されると、引っ張りヒューズは取り付けられず、超過トルクが一定のレベルを下回って伝達されると、引っ張りヒューズは部分的に取り付けられ、超過トルクが一定のレベルに達すると、引っ張りヒューズはネック部分で剪断され、ねじ部分はドライブシャフトから離れる方向にねじ込まれる。
【０００６】
さらに別の態様では、本開示は、エアタービンスタータを動作させるための方法に関し、機械的動力をタービンを利用してガス流から抽出し、ギアトレインおよびドライブシャフトを有するクラッチを共に駆動することと、駆動トルクをドライブシャフトからエンジンに動作可能に結合された出力シャフトに伝達することと、バックドライブ中、バックドライブデカプラを作動させることとを含み、出力シャフトおよびドライブシャフトに動作可能に結合された引っ張りヒューズは、剪断され、引っ張りヒューズの剪断部分は、出力シャフトから巻き戻されてドライブシャフトから離れるように並進され、出力シャフトは、ドライブシャフトから巻き戻されてドライブシャフトから離れるように並進される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本明細書に記載の様々な態様による、アクセサリギアボックスを有するガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】本明細書に記載の様々な態様による、回転シャフトによって図１のアクセサリギアボックスに装着されたスタータ／発電機の断面図である。
【図３】本明細書に記載の様々な態様による、図２のスタータ／発電機と共に使用するように適合されたデカプラの分解図である。
【図４Ａ】本明細書に記載の様々な態様による、回転シャフトに対する第１の位置にある図３のデカプラの断面図である。
【図４Ｂ】本明細書に記載の様々な態様による、回転シャフトに対する第１の位置にある図３のデカプラの上面図である。
【図５Ａ】本明細書に記載の様々な態様による、回転シャフトに対する第２の位置にある図３のデカプラの断面図である。
【図５Ｂ】本明細書に記載の様々な態様による、回転シャフトに対する第２の位置にある図３のデカプラの上面図である。
【図６】エアタービンスタータを動作させるための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、回転機器と結合された回転シャフトの形態で運動を生成する駆動機構に関する。駆動機構の１つの非限定的な例は、スタータのような回転機器を回転駆動するガスタービンエンジンを含むことができる。スタータは、ガスタービンエンジンを始動させ、ガスタービンエンジンが動作しているときに電力を生成することを含む様々な用途を有する。本明細書に記載の例示的な実施形態は、ガスタービンエンジンおよびスタータの用途を対象としているが、本開示の実施形態は、駆動出力において回転運動を生成し、回転運動を別の回転機器に提供する駆動機構の実装に適用することができる。
【０００９】
図１を参照すると、トランスミッションハウジングとしても知られるアクセサリギアボックス（ＡＧＢ）１００を含むスタータモータまたはエアタービンスタータ１０２が、ガスタービンエンジン１に装着されて概略的に示されている。このアセンブリは、一般に、一体型スタータ／発電機ギアボックス（ＩＳＧＢ）、または単にエアタービンスタータ１０２と呼ばれる。ガスタービンエンジン１は、空気を高圧圧縮領域６０に供給するファン５０を有する空気取入口を備える。ファン５０を有する空気取入口および高圧圧縮領域は、燃焼の上流のガスタービンエンジンの「低温セクション」として集合的に知られる。高圧圧縮領域６０は、燃焼チャンバ１０に高圧空気を供給する。燃焼チャンバでは、高圧空気は、燃料と混合されて燃焼される。高温の加圧燃焼ガスは、高圧タービン領域２０および低圧タービン領域３０を通過し、その後ガスタービンエンジンから排気される。加圧ガスが高圧タービン領域２０の高圧タービン（図示せず）および低圧タービン領域３０の低圧タービン（図示せず）を通過するとき、タービンが回転エネルギをガスタービンエンジン１を通過するガスの流れから抽出する。高圧タービン領域２０の高圧タービンは、シャフトによって高圧圧縮領域６０の圧縮機構（図示せず）に結合され、動力を圧縮機構に供給することができる。低圧タービンは、シャフトによって空気取入口のファン５０に結合され、動力をファン５０に供給することができる。
【００１０】
ガスタービンエンジンは、最新の民間航空および軍用航空で一般に使用される、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＧＥｎｘまたはＣＦ６シリーズのエンジンなどのターボファンエンジンであってもよく、またはターボプロップまたはターボシャフトなどの様々な他の既知のガスタービンエンジンであってもよい。ガスタービンエンジンはまた、排気ガスの速度を増加させ、それにより推力を増大させるために、低圧タービン領域３０の下流で追加の量の燃料を燃焼させるアフターバーナを有してもよい。
【００１１】
ＡＧＢ１００は、機械的動力テークオフ９０によって低圧または高圧タービンのいずれかで、ガスタービンエンジン１のタービンシャフトに結合される。機械的動力テークオフ９０は、複数のギアと、ＡＧＢ１００をガスタービンエンジン１に機械的に結合するための手段とを含む。アセンブリ１０２は、ファン５０を含む空気取入口領域または高圧圧縮領域６０の近傍のコアのいずれかの外側に装着することができる。
【００１２】
ここで図２を参照すると、エアタービンスタータ１０２がより詳細に示されている。一般に、エアタービンスタータ１０２は、入口１１０、出口１１２、および入口１１０と出口１１２との間に延びてガス流を通すための流路１１４を画定するハウジング１０８を含む。エアタービンスタータ１０２は、ハウジング１０８内に軸支され、流路１１４内に配置されて機械的動力を流路１１４に沿ってガス流から回転可能に抽出するためのタービン部材１１６を含む。さらに、ギアボックス１０１内に配置されてタービン部材１１６と駆動可能に結合されたギアトレイン１１８は、回転させることができる。
【００１３】
ギアトレイン１１８は、リングギア１２０を含み、例えば、限定はしないが、遊星ギアアセンブリまたはピニオンギアアセンブリを含む任意のギアアセンブリをさらに備えることができる。タービンシャフト１２２は、ギアトレイン１１８をタービン部材１１６に結合し、機械的動力の伝達を可能にする。タービンシャフト１２２は、ギアトレイン１１８に回転可能に装着され、一対のタービン軸受１２４によって支持され、ギアトレイン１１８は、一対のキャリア軸受１２６によって支持される。
【００１４】
ギアボックス内部１２７は、ギアトレイン１１８、リングギア１２０、および軸受１２４、１２６などの内部に収容された機械的部品の潤滑および冷却を行うためのオイルを含むことができる。
【００１５】
開口１２８が存在し、この開口１２８を通ってタービンシャフト１２２が延びてキャリアシャフト１３０と噛み合い、このキャリアシャフト１３０にクラッチ１３２が装着され、一対の離間した軸受１３４によって支持される。ドライブシャフト１３６は、ギアボックス１０１の一部から延びてクラッチ１３２に結合され、さらに一対の離間した軸受１３４によって支持される。ドライブシャフト１３６は、ギアトレイン１１８によって駆動され、ガスタービンエンジン１の動力テークオフ９０に結合され、それによりエンジン１の動作が駆動運動をギアボックス１０１に提供する。
【００１６】
クラッチ１３２は、タービンシャフト１２２、キャリアシャフト１３０、およびドライブシャフト１３６を含む単一の回転可能なシャフト１３８を形成する任意のタイプのシャフトインターフェース部分とすることができる。シャフトインターフェース部分は、限定はしないが、ギア、スプライン、クラッチ機構、またはそれらの組合せを含む任意の既知の結合方法によるものとすることができる。シャフトインターフェース部分１３２の一例は、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃの米国特許第４，２８１，９４２号に開示されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００１７】
ギアボックス１０１およびスタータ１０２は、限定はしないが、アルミニウム、ステンレス鋼、鉄、またはチタンなどの高強度軽量金属のダイカストを含む任意の既知の材料および方法によって形成することができる。ギアボックス１０１およびスタータ１０２のハウジングは、アセンブリ１０２、したがって航空機に不必要な重量を加えることなく、適切な機械的剛性を提供するのに十分な厚さで形成することができる。
【００１８】
回転可能なシャフト１３８は、限定はしないが、アルミニウム、鉄、ニッケル、クロム、チタン、タングステン、バナジウム、またはモリブデンを含むものなどの高強度金属合金の押出または機械加工を含む任意の既知の材料および方法によって構成することができる。タービンシャフト１２２、キャリアシャフト１３０、およびドライブシャフト１３６の直径は、固定されてもよく、または回転可能なシャフト１３８の長さに沿って変更してもよい。直径は、ロータとステータの間隔だけでなく、異なるサイズにも対応するように変更することができる。
【００１９】
本明細書で説明するように、ギアボックス１０１またはスタータ１０２は、回転シャフト１２２、１３０、１３６の回転を駆動するための駆動機構とすることができる。例えば、始動動作中、スタータ１０２は、回転シャフト１２２、１３０、１３６の回転のための駆動機構とすることができる。あるいは、通常のガスタービンエンジン１の動作中、ギアボックス１０１は、回転シャフト１２２、１３０、１３６の回転のための駆動機構とすることができる。非駆動機構、すなわち、駆動機構によって駆動される機器は、回転シャフト１２２、１３０、１３６の回転移動を利用して、例えば、スタータ１０２で発電する回転機器として理解することができる。
【００２０】
ドライブシャフト１３６はさらに、エンジン１に動作可能に結合されて共に回転するように構成された出力シャフト２０２と、引っ張りヒューズ２０４とを有するバックドライブデカプラ２００を含むデカプラアセンブリ１９０に結合される。引っ張りヒューズ２０４は、出力シャフト２０２の、例えば、螺旋状の雌ねじとすることができる雌ねじ部分２０６内で選択的に受け入れられ、軸方向に移動可能である。すべての接合部分は、鋼または同様の材料から形成することができる。
【００２１】
図３は、バックドライブデカプラ２００およびドライブシャフト１３６を含むデカプラアセンブリ１９０の１つの例示的な実施形態の分解斜視図を示す。ドライブシャフト１３６は、円形窪み２１０と、直角窪み２１２とを含むことができる。円形窪み２１０は、直角窪み２１２によって取り囲まれている。中央開口部２１４は、円形リップ２１６によって拘束されている。円形リップ２１６を、複数のストッパ２１８が包囲している。
【００２２】
ねじ込みインサート２０８は、デカプラアセンブリ１９０に含むことができ、ドライブシャフト１３６の円形および直角形状の窪み２１０、２１２に嵌合するように形成された相補的な円形突起２２０および直角部分２２２を含むものとして示されている。ねじ込みインサート２０８は、例えば、限定はしないが、３つの螺旋状の雌ねじとすることができる螺旋状の雌ねじ部分２２４をさらに含む。
【００２３】
デカプラアセンブリ１９０はまた、圧縮ばね２１７と、リングばね２２８とを含むことができる。
【００２４】
出力シャフト２０２は、雄ねじ部分２３４を有する第１の端部２３０を含む。雄ねじ部分２３４は、限定はしないが、相補的なストッパ２３６を含む近位端部を有する螺旋状の雄ねじを含むことができる。第２の端部２３２は、エンジン１に動作可能に結合されて共に回転するように構成される。
【００２５】
引っ張りヒューズ２０４は、円筒形の第１の端部２３８を含む。引っ張りヒューズ２０４の第２の端部２４０は、ヘッド２４２と、ヘッド２４２の下に配置された、例えば、螺旋状の雄ねじとすることができるねじ部分２４４とを含む。引っ張りヒューズ２０４は、第１の端部２３８とねじ部分２４４との間に小径を有するネック部分２４６をさらに含む。
【００２６】
円筒形の第１の端部２３８は、中央開口部２１４に受け入れられ、そこでは保持ピン２３９が引っ張りヒューズ２０４の第１の端部２３８をドライブシャフト１３６内に保持し、引っ張りヒューズ２０４をドライブシャフト１３６に動作可能に結合する。組立時に、引っ張りヒューズ２０４を保持ピン２３９で穿孔し、ピン止めすることができる。ヘッド２４２の下に配置されたねじ部分２４４は、出力シャフト２０２の雌ねじ部分２０６内に受け入れられる。
【００２７】
出力シャフト２０２の雄ねじ部分２３４および引っ張りヒューズ２０４の雌ねじ部分２０６は、引っ張りヒューズ２０４が、出力シャフト２０２がねじ込みインサート２０８にねじ込まれるときと比較して反対の回転方向で出力シャフト２０２にねじ込まれるように形成される。ストッパ２１８および相補的なストッパ２３６は、出力シャフト２０２がドライブシャフト１３６のねじ込みインサート２０８に完全にねじ込まれると、ねじ部分２０６、２２４、２３４、２４４に沿った軸方向負荷を減少させる。
【００２８】
図４Ａは、ドライブシャフト１３６が装着されたデカプラアセンブリ１９０を示す。ドライブシャフト１３６およびねじ込みインサート２０８は、対応する円形窪み２１０および直角窪み２１２ならびに円形突起２２０および直角部分２２２をそれぞれ有するため、それらは動作可能に結合することができる。同様に、ストッパ２１８および２３６の相補的な形状は、ドライブシャフト１３６を出力シャフト２０２に動作可能に結合する。窪みおよび対応する受け入れ部分の形状は、直角および円形として示され、相補的なストッパの形状は、説明のためのものであり、限定することを意味するものではないことを理解されたい。
【００２９】
付勢機構を、ねじ込みインサート２０８とドライブシャフト１３６との間に含むことができる。図示の例では、付勢機構は、圧縮ばね２１７である。
【００３０】
負荷経路は、ストッパ２１８、２３６を含む嵌合ストッパ部を通り、駆動トルクを伝達することができる。通常の動作状態では、駆動トルクは、クラッチ１３２のドライブシャフト１３６から出力シャフト２０２に伝達され、嵌合ストッパ部２１８、２３６によってエンジン１を駆動する。負荷経路は、ねじ部分２０６、２２４、２３４、２４４、引っ張りヒューズ２０４、および保持ピン２３９を取り外す。
【００３１】
図４Ｂのねじ込みインサート２０８の上面図は、リングばね２２８を示す。通常の動作状態では、雄ねじ部分２３４のねじ山は、リングばね２２８を伸張位置でねじ込みインサート２０８の内側部分２２６内へと外側に押し出す。
【００３２】
クラッチ１３２が解放され、エンジン１が一定のレベルを下回る大きさを有する超過トルクをエアタービンスタータ１０２に伝達すると、嵌合ストッパ部２１８、２３６は取り外され、一方、ねじ部分２０６、２２４、２３４、２４４、引っ張りヒューズ２０４、および保持ピン２３９は部分的に取り付けられる。
【００３３】
図５Ａを参照すると、クラッチ１３２が故障したときに発生し得るバックドライブの場合、エアタービンスタータ１０２は、その負荷経路を切り離し、ギアボックス１０１およびスタータ１０２の構成要素がエンジン１から分離されるようにする。故障しているクラッチ１３２は、エンジン１が一定のレベル以上の大きさのトルクを有する超過トルクをエアタービンスタータ１０２に伝達している間、係合またはロックされる。これはまた、バック駆動トルクとも言うことができる。
【００３４】
ロックされたクラッチの場合、バックドライブデカプラ２００は、出力シャフト２０２がドライブシャフト１３６から巻き戻されるのに十分な抗力トルクを受け、引っ張りヒューズ２０４を出力シャフト２０２から同時に巻き戻す。引っ張りヒューズ２０４の雌ねじ部分２０６とねじ部分２４４との間のねじ比は、出力シャフト２０２の雌ねじ部分２２４とねじ部分２３４との間のねじ比と比較して、引っ張りヒューズ２０４を出力シャフト２０２の並進距離の２倍並進させ、ネック部分２４６の大きなひずみに寄与し、剪断を生じさせて剪断部分２５０および基部２５２を形成することを可能にする。引っ張りヒューズ２０４の剪断部分２５０は、基部２５２を保持ピン２３９によって保持したまま出力シャフト２０２から巻き戻される。
【００３５】
出力シャフト２０２の巻き戻しは、圧縮ばね２１７によってさらに補助される。出力シャフト２０２が巻き戻しを開始すると、圧縮ばね２１７は、出力シャフト２０２を伸張させてドライブシャフト１３６から離れるように付勢するように構成される。任意の適切な付勢機構を利用することができ、圧縮ばねは図示の一例であることが理解されよう。
【００３６】
図５Ｂのねじ込みインサート２０８の上面図は、バックドライブの場合のリングばね２２８の移動を示す。出力シャフト２０２が並進しているので、雄ねじ部分２３４のねじ山は、もはやリングばね２２８を外側に押し出さない。これにより、リングばね２２８は退避位置に圧縮することが可能になり、そこではリングばね２２８がねじ込みインサート２０８の一部の上に重なり、出力シャフト２０２の第１の端部２３０およびねじ込みインサート２０８の再ねじ止めを防止する。このようにして、リングばね２２８は、出力シャフト２０２をドライブシャフト１３６から切り離された別個の位置に固着するように構成される。
【００３７】
エアタービンスタータ１０２を動作させるための方法４００が、図６のフローチャートに概説されている。方法４００は、４０２から開始し、機械的動力をタービン１１６を利用してガス流から抽出し、ギアトレイン１１８およびドライブシャフト１３６を含むクラッチ１３２を駆動することを含む。４０４において、駆動トルクは、ドライブシャフト１３６から、エンジン１に動作可能に結合される出力シャフト２０２に伝達される。
【００３８】
バックドライブの場合、４０６において、バックドライブデカプラ２００は、出力シャフト２０２とドライブシャフト１３６の両方に動作可能に結合された引っ張りヒューズ２０４が剪断されると作動される。引っ張りヒューズ２０４の剪断部分２５０は次に、出力シャフト２０２から巻き戻され、ドライブシャフト１３６から離れるように並進される。出力シャフト２０２は、ドライブシャフト１３６から巻き戻され、ドライブシャフト１３６から離れるように並進される。
【００３９】
４０８において、出力シャフト２０２は、リングばね２２８が収縮するとドライブシャフト１３６に再係合することが防止される。リングばね２２８の収縮は、螺旋状の雌ねじ部分２２４が雄ねじ部分２３４を受け入れることを阻止することによって、出力シャフト２０２が再係合するのを防止する。圧縮ばね２１７はまた、ばね状に張ったときの再係止を防止する二次機構である。圧縮ばね２１７のばね力は、出力シャフト２０２をドライブシャフト１３６から離れる方向に付勢する。したがって、エアタービンスタータ１０２は、切り離しの後に不能にされ、さらなるエンジンの始動を防止する。
【００４０】
方向についてのあらゆる言及（例えば、半径方向、上部、下部、上方、下方、左、右、横、前、後ろ、最上部、最下部、上、下、垂直、水平、時計方向、反時計方向）は、あくまでも読み手による本開示の理解を助けるための識別の目的で使用されているにすぎず、とりわけ本開示の位置、向き、および使用に関して、限定を生じさせるものではない。接続についての言及（例えば、取り付けられる、結合される、接続される、および接合される）は、広く解釈されるべきであり、別段の指示がない限り、１群の要素間の中間部材および要素間の相対移動を含むことができる。したがって、接続についての言及は、必ずしも２つの要素が直接的に接続されて互いに固定された関係にあることを意味しない。例示される図面は、あくまでも説明を目的とするものであり、添付の図面に反映される寸法、位置、順序、および相対サイズは、様々に変更可能である。
【００４１】
上の図で示したものに加えて、多くの他の可能な実施形態および構成が、本開示によって企図されている。さらに、スタータ、ＡＧＢ、またはそれらの構成要素のような様々な構成要素の設計および配置は、多くの異なるインライン構成が実現できるように再構成することができる。
【００４２】
本開示の態様は、エンジンのギアトレインからのトルク負荷を切り離し、エアタービンスタータ全体のバックドライブを防止するためのデカプラを提供する。この切り離しに関連する利点は、切り離されていない場合にはエアタービンスタータをさらに損傷させる可能性のある損傷したエアタービンスタータを回転させるリスクを低減することを含む。さらにまた、切り離すことにより、交換が必要になるのは継続的なバックドライブによって損傷したより高価な部品ではなく、引っ張りヒューズのみとなる。
【００４３】
これまでに説明されていない範囲において、様々な実施形態の種々の特徴および構造を、所望に応じて互いに組み合わせて使用することができる。１つの特徴を実施形態のすべてにおいて示すことができるわけではないということは、それができないと解釈されるものではなく、説明を簡潔にするためにそのようにしているのである。したがって、異なる実施形態の様々な特徴を所望の通りに混合し、あるいは結合させて、新たな実施形態を形成することが、そのような新たな実施形態が明示的に説明されているか否かにかかわらず可能である。さらに、「一組の」様々な要素が説明されているが、「一組」は、ただ１つの要素を含む、任意の数のそれぞれの要素を含んでもよいことが理解されよう。本明細書に記載の特徴の組合せまたは置換は、本開示によって包含される。
【００４４】
本明細書は、本発明の実施形態を最良の形態を含めて開示すると共に、あらゆるデバイス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形態の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
［実施態様１］
バックドライブ中にスタータモータ（１０２）の出力シャフト（２０２）を切り離すためのデカプラアセンブリ（１９０）であって、
第１の端部（２３８）を有する引っ張りヒューズ（２０４）であって、前記スタータモータ（１０２）のドライブシャフト（１３６）、前記スタータモータ（１０２）の前記出力シャフト（２０２）の雌ねじ部分（２０６）内に受け入れ可能なねじ部分（２４４）、および前記第１の端部（２３８）と前記ねじ部分（２４４）との間に位置するネック部分（２４６）に動作可能に結合された引っ張りヒューズ（２０４）を備え、
駆動トルクが前記ドライブシャフト（１３６）から前記出力シャフト（２０２）に伝達されると、前記引っ張りヒューズ（２０４）は取り付けられず、超過トルクが一定のレベルを下回って伝達されると、前記引っ張りヒューズ（２０４）は部分的に取り付けられ、前記超過トルクが一定のレベルに達すると、前記引っ張りヒューズ（２０４）は前記ネック部分（２４６）で剪断され、前記ねじ部分（２４４）は前記ドライブシャフト（１３６）から離れる方向にねじ込まれる、デカプラアセンブリ（１９０）。
［実施態様２］
前記ドライブシャフト（１３６）に動作可能に結合され、前記スタータモータ（１０２）の前記出力シャフト（２０２）のねじ部分（２３４）を受け入れるねじ部分（２２４）を有するねじ込みインサート（２０８）をさらに備える、実施態様１に記載のデカプラ（１９０）。
［実施態様３］
前記引っ張りヒューズ（２０４）が、前記出力シャフト（２０２）と前記ねじ込みインサート（２０８）との間のねじ山と反対の回転方向で前記出力シャフト（２０２）にねじ込まれる、実施態様２に記載のデカプラ（１９０）。
［実施態様４］
前記超過トルクが前記一定のレベルに達すると、前記出力シャフト（２０２）が、前記ねじ込みインサート（２０８）からねじ切れされ、それにより前記出力シャフト（２０２）が前記ドライブシャフト（１３６）から切り離され、前記引っ張りヒューズ（２０４）が前記出力シャフト（２０２）からねじ切れされる、実施態様３に記載のデカプラ（１９０）。
［実施態様５］
前記引っ張りヒューズ（２０４）が、前記出力シャフト（２０２）の並進の２倍並進する、実施態様４に記載のデカプラ（１９０）。
［実施態様６］
前記出力シャフト（２０２）が前記ねじ込みインサート（２０８）と再ねじ止めすることを防ぐように構成された阻止機構をさらに備える、実施態様４に記載のデカプラ（１９０）。
［実施態様７］
エンジン（１）を始動させるためのエアタービンスタータ（１０２）であって、
入口（１１０）、出口（１１２）、および前記入口（１１０）と前記出口（１１２）との間に延びてガス流を通すための流路（１１４）を画定するハウジング（１０８）と、
前記ハウジング（１０８）内に軸支され、前記流路（１１４）内に配置されて機械的動力を前記ガス流から回転可能に抽出するためのタービン部材（１１６）と、
前記タービン部材（１１６）と駆動可能に結合されたギアトレイン（１１８）と、
前記ギアトレイン（１１８）と動作可能に結合されたドライブシャフト（１３６）を有するクラッチ（１３２）と、
第１の端部（２３８）を有する引っ張りヒューズ（２０４）であって、前記ドライブシャフト（１３６）、ねじ部分（２４４）、ならびに前記第１の端部（２３８）と前記ねじ部分（２４４）との間に位置する小径を有するネック部分（２４６）に動作可能に結合された引っ張りヒューズ（２０４）、および
前記ドライブシャフト（１３６）に選択的に動作可能に結合された第１の端部（２３０）、前記エンジン（１）に動作可能に結合されて共に回転するように構成された第２の端部（２３２）、ならびに前記引っ張りヒューズ（２０４）の前記ねじ部分（２４４）を受け入れる雌ねじ部分（２０６）を有する出力シャフト（２０２）
を備えるデカプラ（１９０）と
を備え、
駆動トルクが前記クラッチ（１３２）の前記ドライブシャフト（１３６）から前記出力シャフト（２０２）に伝達されると、前記引っ張りヒューズ（２０４）は取り付けられず、超過トルクが一定のレベルを下回って伝達されると、前記引っ張りヒューズ（２０４）は部分的に取り付けられ、前記超過トルクが一定のレベルに達すると、前記引っ張りヒューズ（２０４）は前記ネック部分（２４６）で剪断され、前記ねじ部分（２４４）は前記ドライブシャフト（１３６）から離れる方向にねじ込まれる、エアタービンスタータ（１０２）。
［実施態様８］
前記ドライブシャフト（１３６）に動作可能に結合され、前記出力シャフト（２０２）の前記第１の端部（２３０）の雄ねじ部分（２３４）を受け入れるねじ部分（２２４）を有するねじ込みインサート（２０８）をさらに備える、実施態様７に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
［実施態様９］
前記引っ張りヒューズ（２０４）が、前記出力シャフト（２０２）と前記ねじ込みインサート（２０８）との間のねじ山と反対の回転方向で前記出力シャフト（２０２）にねじ込まれる、実施態様８に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
［実施態様１０］
前記超過トルクが前記一定のレベルに達すると、前記出力シャフト（２０２）が、前記ねじ込みインサート（２０８）からねじ切れされ、それにより前記出力シャフト（２０２）が前記ドライブシャフト（１３６）から切り離され、前記引っ張りヒューズ（２０４）が前記出力シャフト（２０２）からねじ切れされる、実施態様９に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
［実施態様１１］
前記引っ張りヒューズ（２０４）が、前記出力シャフト（２０２）の並進の２倍並進する、実施態様１０に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
［実施態様１２］
前記出力シャフト（２０２）が前記ねじ込みインサート（２０８）と再ねじ止めすることを防ぐように構成された阻止機構をさらに備える、実施態様１０に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
［実施態様１３］
前記阻止機構が、リングばね（２２８）であって、前記リングばね（２２８）が前記出力シャフト（２０２）によって外側に押し出される伸張位置と、前記リングばね（２２８）が前記ねじ込みインサート（２０８）の一部の上に重なり、前記出力シャフト（２０２）の前記第１の端部（２３０）および前記ねじ込みインサート（２０８）の再ねじ止めを防止するように構成される退避位置との間で移動可能なリングばね（２２８）を備える、実施態様１２に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
［実施態様１４］
前記ドライブシャフト（１３６）と前記出力シャフト（２０２）との間に位置し、前記出力シャフト（２０２）を前記ドライブシャフト（１３６）から離れるように付勢するように構成された付勢機構をさらに備える、実施態様１０に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
［実施態様１５］
前記付勢機構が、圧縮ばね（２１７）である、実施態様１４に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
［実施態様１６］
前記引っ張りヒューズ（２０４）の前記第１の端部（２３８）を前記ドライブシャフト（１３６）内に保持する保持ピン（２３９）をさらに備える、実施態様１３に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
［実施態様１７］
前記駆動トルクが、前記ドライブシャフト（１３６）および前記出力シャフト（２０２）の嵌合ストッパ部（２１８、２３６）を通って伝達される、実施態様１３に記載のエアタービンスタータ（１０２）。
［実施態様１８］
スタータモータ（１０２）を動作させるための方法（４００）であって、
機械的動力をタービン（１１６）を利用してガス流から抽出し、ギアトレイン（１１８）およびドライブシャフト（１３６）を有するクラッチ（１３２）を共に駆動すること（４０２）と、
駆動トルクを前記ドライブシャフト（１３６）からエンジン（１）に動作可能に結合された出力シャフト（２０２）に伝達すること（４０４）と、
バックドライブ中、バックドライブデカプラ（２００）を作動させること（４０６）とを含み、前記出力シャフト（２０２）および前記ドライブシャフト（１３６）に動作可能に結合された引っ張りヒューズ（２０４）は、剪断され、前記引っ張りヒューズ（２０４）の剪断部分（２５０）は、前記出力シャフト（２０２）から巻き戻されて前記ドライブシャフト（１３６）から離れるように並進され、前記出力シャフト（２０２）は、前記ドライブシャフト（１３６）から巻き戻されて前記ドライブシャフト（１３６）から離れるように並進される、方法（４００）。
［実施態様１９］
前記引っ張りヒューズ（２０４）が、前記出力シャフト（２０２）の並進の２倍並進する、実施態様１８に記載の方法（４００）。
［実施態様２０］
前記スタータモータ（１０２）が切り離しの後に不能にされ、さらなるエンジン（１）の始動を防止するように、前記出力シャフト（２０２）が前記ドライブシャフト（１３６）に再係合するのを防止すること（４０８）をさらに含む、実施態様１８に記載の方法（４００）。
【符号の説明】
【００４５】
１  ガスタービンエンジン
１０  燃焼チャンバ
２０  高圧タービン領域
３０  低圧タービン領域
５０  ファン
６０  高圧圧縮領域
９０  機械的動力テークオフ
１００  アクセサリギアボックス（ＡＧＢ）
１０１  ギアボックス
１０２  スタータモータ／エアタービンスタータ
１０８  ハウジング
１１０  入口
１１２  出口
１１４  流路
１１６  タービン部材
１１８  ギアトレイン
１２０  リングギア
１２２  タービンシャフト／回転シャフト
１２４  タービン軸受
１２６  キャリア軸受
１２７  ギアボックス内部
１２８  開口
１３０  キャリアシャフト／回転シャフト
１３２  クラッチ
１３４  離間した軸受
１３６  ドライブシャフト／回転シャフト
１３８  回転可能なシャフト
１９０  デカプラアセンブリ
２００  バックドライブデカプラ
２０２  出力シャフト
２０４  引っ張りヒューズ
２０６  雌ねじ部分
２０８  ねじ込みインサート
２１０  円形窪み
２１２  直角窪み
２１４  中央開口部
２１６  円形リップ
２１７  圧縮ばね
２１８  ストッパ／嵌合ストッパ部
２２０  円形突起
２２２  直角部分
２２４  螺旋状の雌ねじ部分
２２６  内側部分
２２８  リングばね
２３０  第１の端部
２３２  第２の端部
２３４  雄ねじ部分
２３６  ストッパ／嵌合ストッパ部
２３８  円筒形の第１の端部
２３９  保持ピン
２４０  第２の端部
２４２  ヘッド
２４４  ねじ部分
２４６  ネック部分
２５０  剪断部分
２５２  基部
４００  方法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2019521285.tif 000008
【図５Ｂ】
2019521285.tif 000009
【図６】
2019521285.tif 000010
【国際調査報告】
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2019521285.tif 000012