(57)【要約】  ガスジェネレータモジュールと減速ギアボックスモジュールとを備えたガスタービンエンジンに関する。ガスジェネレータモジュールは、該ガスジェネレータモジュールの中心線に沿って長手方向に延びた軸を有し、減速ギアボックスモジュールは、該減速ギアボックスモジュールの中心線に沿って長手方向に延び、かつ、上記ジェネレータの軸からオフセットされた、軸を有する。この減速ギアボックスは、タービン出力軸に対して傾斜した中間軸によって駆動される。
2005513346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転出力を発生するタービン軸を備えた、ガスジェネレータモジュールと、
ギアボックス入力軸と主出力軸とを備えた、減速ギアボックスモジュールと、
を備え、かつ、
上記ギアボックス入力軸は、中間駆動軸に駆動可能に接続され、
上記中間駆動軸は、上記タービン軸に駆動可能に接続され、
上記中間駆動軸は、上記タービン軸に対してある角度で配置されることを特徴とする、ガスタービンエンジン。
【請求項２】
上記主出力軸は、上記タービン軸から側方にオフセットされていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
上記ガスジェネレータモジュールは、インレット空気経路を備え、
上記インレット空気経路は、実質的に直線をなし、かつ、上記減速ギアボックスモジュールによって実質的に遮られることがないことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
上記ガスジェネレータモジュールは、インレット空気経路を備え、
上記インレット空気経路は、上記ガスジェネレータモジュールの長手方向の軸に対し実質的に平行であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
上記タービン軸と上記ギアボックス入力軸とは、互いに実質的に平行であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
上記タービン軸は、上記中間駆動軸を回転可能に駆動する傘歯車を備えること特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
上記減速ギアボックスモジュールは、上記ギアボックス入力軸と上記主出力軸との間に動作可能に設けられた、軸速度減速手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
上記中間駆動軸は、上記タービン軸にほぼ直交して延びることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
上記主出力軸は、該主出力軸上にプロペラが取り付けられるように適合することを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
圧縮機部と燃焼器部とタービン部と、を備えた、ガスジェネレータモジュールと、
上記ガスジェネレータモジュールを出力軸に駆動可能に接続し、かつ、上記ガスジェネレータモジュールのほぼ側方に配置された、減速ギアボックスモジュールと、
を備えた、ガスタービンエンジン。
【請求項１１】
上記ガスジェネレータモジュールと上記減速ギアボックスモジュールとは、中間軸によって駆動可能に接続され、かつ、
上記中間軸は、上記ガスジェネレータの長手方向の軸に対してある角度で配置されることを特徴とする請求項１０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１２】
上記中間軸は、傘歯車セットによって、上記タービンモジュールのタービン軸に駆動可能に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１３】
上記中間軸は、上記タービン軸にぼぼ直交して延びることを特徴とする請求項１１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１４】
上記ガスジェネレータモジュールはインレット空気経路を備え、
上記インレット空気経路は、実質的に直線をなし、かつ、上記減速ギアボックスモジュールによって実質的に遮られることがないことを特徴とする請求項１０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１５】
上記ガスジェネレータモジュールは、インレット空気経路を備え、
上記インレット空気経路は、上記ガスジェネレータモジュールの長手方向の軸に対し実質的に平行であることを特徴とする請求項１０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１６】
上記減速ギアボックスモジュールは、該減速ギアボックスモジュール上にプロペラが取り付けられるように適合することを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１７】
回転出力を発生するタービン軸を備えたガスジェネレータモジュールと、
上記ガスジェネレータモジュールを出力軸に接続するように適合した減速ギアボックスモジュールと、
を備え、
上記減速ギアボックスモジュールは、上記ガスジェネレータモジュールの出力タービン軸に、上記タービン軸上の傘歯車を介して駆動可能に接続された入力軸を備えることを特徴とする、ガスタービンエンジン。
【請求項１８】
上記減速ギアボックスモジュールの入力軸と上記タービン軸の傘歯車との間に、中間軸が動作可能に設けられることを特徴とする請求項１７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１９】
上記中間軸は、上記タービン軸に対してある角度で配置されることを特徴とする請求項１８に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２０】
上記ガスジェネレータモジュールは、上記減速ギアボックスモジュールの前方部分とほぼ整列した前方部分を備えることを特徴とする請求項１８に記載のガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンの設計に関し、具体的には、オフセットされた従動出力軸を備えたガスタービンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の軽飛行機には、前方への推力を発生させるために、プロペラ駆動のエンジンが通常用いられる。これらの飛行機の大半は、内燃ピストンエンジンを採用するように設計されてきたが、上記のような飛行機を改造してガスタービンを取り付けようとするのが、ごく最近の傾向である。しかしながら、今まで、一見単純な障害が、ピストンエンジンからガスタービンへのより全面的な交換を妨げており、すなわち、この障害とは、全くスペースの問題である。ピストンエンジンは、通常、「短尺で太い」形状であり、これに対し、ガスタービンエンジンは、比較的に「長尺で細く」なりがちである。従って、ピストンエンジンを採用するように設計された大半の軽飛行機は、後付のガスタービンエンジンを容易に収容するスペースを単に備えていない。
【０００３】
ターボプロップ設計者の抱える多少関連のない問題として、装置のインレット損失と排出損失とを最小限に維持することが挙げられる。プロペラを駆動する回転出力速度の減速が要求される幾分大型のギアボックスは、エンジンにインレット空気を取り入れ、排気ガスをエンジンから排出させる上で、設計者が協議しなければならない問題をもたらす。長くかつ直線的ではないガス経路は、大きな圧力損失を生ずる。また、長い空気インレット経路は、氷結防止の強化を通常必要とする。
【０００４】
従って、ガスタービンエンジン、特に、ピストンで動くエンジンの改造により対応したエンジン、の設計を改良することが一般に要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ガスタービンエンジンを改良することである。
【０００６】
本発明のもう１つの目的は、ピストンで動くエンジンの改造により対応したガスタービンエンジンを実現することである。
【０００７】
本発明のもう１つの目的は、ターボプロップエンジンもしくはターボシャフトエンジンのガス経路を短くかつ直線的にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、回転出力を発生するタービン軸を備えたガスジェネレータモジュールと、ギアボックス入力軸と主出力軸とを備えた減速ギアボックスモジュールと、を備え、かつ、上記ギアボックス入力軸は中間駆動軸に駆動可能に接続され、上記中間駆動軸は上記タービン軸に駆動可能に接続され、上記中間駆動軸は上記タービン軸に対してある角度で配置されることを特徴とする、ガスタービンエンジンが実現する。
【０００９】
また、本発明によれば、圧縮機部と燃焼器部とタービン部とを備え、かつ、回転出力を発生させるタービン軸を備えた、ガスジェネレータモジュールと、上記ガスジェネレータモジュールを出力軸に駆動可能に接続するように適合しかつ上記ガスジェネレータモジュールのほぼ側方に配置された減速ギアボックスモジュールと、を備えた、ガスタービンエンジンが実現する。
【００１０】
また、本発明によれば、回転出力を発生するタービン軸を備えたガスジェネレータモジュールと、上記ガスジェネレータモジュールを出力軸に接続するように適合した減速ギアボックスモジュールと、上記減速ギアボックスモジュールは、上記タービン軸に、上記タービン軸上の傘歯車を介して駆動可能に接続された入力軸を備えることを特徴とする、ガスタービンエンジンが実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１と図２を参照すると、本発明のターボプロップガスタービンエンジンの概略が符号１０で示される。エンジン１０は、ガスジェネレータモジュール１２と、減速ギアボックスモジュール１４と、アクセサリギアボックスモジュール１６と、を含む。上記ガスジェネレータモジュール１２は、圧縮機部１８と、タービン部２０と、燃焼器部２２と、を通常備える。これらの要素は、ガスジェネレータモジュール１２の中心線ＣＬを中心に全て対称に設けられる。図３においては、減速ギアボックスモジュール１４と、アクセサリギアボックスモジュール１６との双方が、主エンジン中心線ＣＬからオフセットされている。この減速ギアボックス１４におけるオフセット中心線は、ＯＣＬで表す。
【００１２】
この態様においては、上記圧縮機部１８は、空気インレット２４と、ブースター段つまりブーストロータ型の低圧（ＬＰ）圧縮機２６（この形式は、同時係属中の第０９／６８０２８１号のＰＣＴ出願に記載されており、参照として引用される。）と、圧縮機空気流ダクト３０のアウトレット端部に設けられた遠心インペラ２８型の高圧（ＨＰ）圧縮機と、を含む。以下に具体的に説明するように、上記空気インレットの構造は、比較的に直線的であり、上記圧縮機部１８と上記タービン部２０との上記中心軸ＣＬに対し、ほぼ平行かつ同軸上に位置する。
【００１３】
上記ガスジェネレータモジュール１２の上記タービン部２０は、標準的なものであり、一連の駆動軸、この態様においては内側ＬＰタービン軸３６と外側ＨＰタービン軸３８、に接続されたタービンディスク（図示せず）を通常含む。上記ＨＰ軸３８は上記インペラ２８を駆動し、また同時に、上記ＬＰ軸は、上記ロータ２６と上記減速ギアボックスモジュール１４と上記アクセサリギアボックスモジュール１６と、を駆動する。しかしながら、当業者であれば、これらの要素を異なる軸で駆動することも想到するであろう。
【００１４】
上記減速ギアボックス１４は、傘歯車４２と傘歯車４４とを介し、ＬＰ軸３６に駆動可能に接続されたＲＧＢタワー軸４０から、入力を受け取る。上記タワー軸４０は、上記主中心線ＣＬとＬＰタービン軸３６とに対してある角度で、この態様においてはほぼ直交するように、延びる。上記タワー軸は、フェアリング４６とインレットガス経路３０とを貫通する。傘歯車のセット４８が、回転出力をＲＧＢ入力軸５０に伝達し、そして、この入力軸５０は、遊星減速歯車列５４を介しＲＧＢ出力軸５２を駆動する。（この態様においては）適切なプロペラ（図示せず）と接続するプロペラ用フランジ５６が、上記出力軸５２の終端をなす。
【００１５】
上記遊星減速歯車列５４は、標準的なものであって、固定の外側リング歯車６６の中に回転するように設けられた、中央の太陽歯車６０と、キャリア６４上の複数の遊星歯車６２と、を含む。上記入力軸５０によって上記太陽歯車６０が駆動され、そして、上記遊星歯車キャリア６４が上記出力軸５２を駆動する。
【００１６】
上記ＬＰ軸３６が、ＡＧＢタワー軸７０を介して、上記アクセサリギアボックスモジュール１６を駆動する。上記ＡＧＢ出力軸７２は、例えば、燃料ポンプ、始動発電機、機械燃料制御部、空気／オイル分離器、オイルポンプ、等の付属装置を駆動するために用いられる。
【００１７】
全ての回転軸は、適切な軸受によって支えられる。この態様における軸受は、ＬＰタービン軸軸受８０と、ＨＰタービン軸軸受８２と、ころ軸受８４と、上記ＲＧＢタワー軸４０を支持する玉軸受−ころ軸受との組み合わせ８６と、軸５０を支える、玉軸受８８およびころ軸受９０と、軸５２を支える、玉軸受９２およびころ軸受９４と、を通常備える。玉軸受９６およびころ軸受９８は、上記ＡＧＢタワー軸７０を支持する。
【００１８】
使用にあたって、上記ガスジェネレータ１２の運転により、回転出力が発生し、この回転出力は上記ＬＰタービン軸３６によって伝達される。上記ＬＰ軸が２５０００〜３００００ＲＰＭ以上で回転すると、トルクが、傘歯車４２と傘歯車４４とを介して、ＲＧＢタワー軸４０に伝達され、それから、傘歯車のセット４８を介してＲＧＢ入力軸５０に伝達され、減速歯車列５４を介して上記ＲＧＢ出力軸５２に伝達される。上記出力軸５２の減少した速度は、通常約２０００ＲＰＭであるが、用途によって異なる。
【００１９】
主タービン軸からオフセットされた、減速ギアボックスと出力駆動軸とを備えたタービンエンジンは公知であるが、上記の機構には、上記出力軸を駆動するために平歯車列が通常使用される。米国特許第４，８２５，６４５号は、上記機構の一例を示す。しかしながら、上記の平歯車列は、ガス経路の通過にあたって大きな障害となる。対照的に、本発明の上記軸４０は、フェアリングやその他のハウジングに収容されたガス経路を、比較的に邪魔とならないように横断する。従って、上記ガスジェネレータの側方に主ギアボックスつまり減速ギアボックスを配置する比較的簡便な手段が実現する。また、傘歯車のセット（すなわち、歯車４２，４４）を用いることにより、上記ＬＰ軸から直接出力を得て、上記減速ギアボックスを駆動する点も、本発明において新規である。
【００２０】
多くのガスタービンエンジンは、上記エンジン中心線からオフセットされたアクセサリギアボックスを備える、しかしながら、本発明は、上記主中心線からオフセット配置され、かつ、主タービン出力軸に対し傾斜した駆動軸によって駆動される、減速ギアボックスモジュールを備える。このオフセットにより、ピストンエンジンで動くように設計された、航空機の「短尺で太い」エンジン外装、に近似した全体の形状を備える、よりコンパクトな設計の達成が可能となる。これにより、上記減速ギアボックスを、多少、上記ガスジェネレータモジュールの側方に配置することによって、大幅に上記ユニット全体の長さを大幅に短くすることができる。
【００２１】
上記減速ギアボックスのオフセット中心線ＯＣＬが、主中心線から十分にオフセット配置されると、上記ガス経路は、上記主ギアボックスによって比較的遮られなくなり、これにより、より直線的な「視線（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）」インレット空気流が実現する。同様に、本発明により、主ギアボックスとガスジェネレータとの並列な構成（直列ではなく）が可能となり、ガス経路の全体の長さを大幅に短くできる。より短く、より直線的にしたガス経路の長所は、よく知られている。また、直線的なインレットにより、「ラム（ｒａｍ）」空気圧力効果が、飛行中のターボプロップ内のインレット空気圧力を増大させ、これにより、エンジンの出力と性能が向上する。
【００２２】
また、インレットダクト長さをより短くすれば、除氷が必要な範囲を小さくすることができ、ブーストされたロータの使用により、この点の長所は増大する。
【００２３】
本発明の軸４０は、上記主中心線ＣＬに対してある角度で（すなわち、平行とならずに）延び、この態様においては、上記主中心線ＣＬに対してほぼ直交する。実際には、この態様においては、上記軸４０は、若干後方に傾斜し、インレットダクト２４に出来るだけ近づけたプロペラ用フランジ５６の配設が可能となる。上記ガスジェネレータモジュール１２と上記減速ギアボックスとの相対的な位置決めは、設計上の選択に関するものであり、上記のオフセット量や上記モジュール間の相対角度は、対象となる用途のパラメータに応じて異なる。
【００２４】
さらに、好適には、本発明は、翼へのエンジンの配設を最適にする。損失を抑えるためにエンジンを翼に対し低く保持することが、通常、望ましいのであるが、プロペラが地に触れてはならないのは言うまでもない。本発明により、エンジンを低めに保持しつつ、上記ターボプロップを翼に対し高めに配設することが可能となり、低翼の用途に特に好適である。
【００２５】
また、上記オフセットされた出力駆動部は、ターボプロップ用のプロペラが複動式のプロペラピッチ制御部を備えることを可能とし、これにより、さらなる軽量化が実現する。
【００２６】
また、減速ギアボックスモジュール１４の配設により、上記ブーストされたロータと高タービンロータとが、オイルシステムを乱さずに取外し可能となり、これにより、オイルの汚染の可能性が減少する。
【００２７】
上述の本発明の態様は、本発明を説明することのみを目的とする。本明細書に開示された発明の趣旨から逸脱することのない改良もなされよう。ターボプロップの構造について説明されたが、上記の設計は、例えばターボシャフトのような、他のガスタービンの構造についても適用できる。従って、本発明の範囲は、添付の請求項に基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるガスタービンエンジンの等角投影図。
【図２】図１のガスタービンエンジンの正面図。
【図３】図１のガスタービンエンジンの部分断面図。
【図１】
2005513346.tif 000003
【図２】
2005513346.tif 000004
【図３】
2005513346.tif 000005
【国際調査報告】
2005513346.tif 000006
2005513346.tif 000007
2005513346.tif 000008