(57)【要約】ガスタービンエンジン補機（２０’）がガスタービンエンジン（１０）のギアボックス（３０’）に取り外し可能に取り付けられる。補機はギアボックス（３０’）内に伸びる駆動シャフト（３５）を有する。従動ギア（３６ａ’）が駆動シャフト（３５）に取り付けられている。従動ギア（３６ａ’）はギアボックス（３０’）の駆動ギア（４０’）と直接に係合するよう構成される。この改良された設計の目的は部品および構成部分の数を減らすことによってガスタービンエンジンの総計重量を軽減することである。
2007519848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンのギアボックスとガスタービンエンジンの補機との組み合わせであって、補機はギアボックスに取り外し可能に取り付けられ、かつギアボックス内に伸びる一体化された駆動シャフトと、この駆動シャフトに取り付けられた従動ギアとを有し、従動ギアが前記ギアボックスの駆動ギアと直接に係合するよう構成されたことを特徴とする、組み合わせ。
【請求項２】
前記補機は、燃料ポンプ、滑油ポンプ、油圧ポンプ、空気ポンプ、および発電機から成る群より選ばれることを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項３】
前記駆動ギアはスタータシャフトに取り付けられることを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項４】
前記補機は補機の中間部分を取り巻くシール部材を含み、このシール部材はギアボックスに密封的に係合するよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項５】
前記補機は少なくとも部分的に前記ギアボックス内に埋め込まれることを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項６】
前記補機は端部が開放されたケーシングを備えており、補機が前記ギアボックスに取り付けられたときに前記端部が開放されたケーシングは前記ギアボックスによって密閉されることを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項７】
前記ギアボックスは、前記補機の開放端部部分を受け入れる開口部を画定するケーシングを有することを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項８】
前記補機は、前記ギアボックスのケーシングに画定された開口部に、これと合致して係合するように受け入れられることを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項９】
前記駆動シャフトにスペーサギアが取り付けられ、このスペーサギアは前記ギアボックスの固定ギアと噛み合い係合することを特徴とする、請求項１記載の組み合わせ。
【請求項１０】
前記ギアボックスはギアボックスケーシングを有し、前記補機は駆動シャフトを横切る平面を画定する取り付け面を備えており、この取り付け面はギアボックスケーシングに当接するよう構成され、かくして駆動シャフトに取り付けられた従動ギアが駆動ギアと噛み合うための補機ギアボックス内の正しい深さに位置することを確実にすること特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項１１】
ガスタービンエンジン駆動構成であって、該構成は補機ギアボックスと一体化されたガスタービンエンジン補機を備えており、補機は端部が開放された補機ケーシングを備えており、この端部が開放された補機ケーシングは補完的な開口部を有する補機ギアボックスケーシングに取り外し可能に取り付けられるよう構成され、補機ケーシングとギアボックスケーシングとが合致して完全に取り囲まれたユニットを形成することを特徴とする、ガスタービンエンジン駆動構成。
【請求項１２】
前記補機は、燃料ポンプ、滑油ポンプ、油圧ポンプ、空気ポンプ、および発電機から成る群より選ばれることを特徴とする請求項１１記載のガスタービンエンジン駆動構成。
【請求項１３】
前記補機は補機ギアボックス内に部分的に埋め込まれることを特徴とする請求項１１記載のガスタービンエンジン駆動構成。
【請求項１４】
前記補機は前記補機の駆動シャフトを横切る平面を画定する取り付け面を備えており、この取り付け面はギアボックスケーシングに当接するよう構成され、かくして駆動シャフトに取り付けられた従動ギアが補機ギアボックスの駆動ギアと噛み合うための補機ギアボックス内の正しい深さに位置することを確実にすることを特徴とする請求項１１記載のガスタービンエンジン駆動構成。
【請求項１５】
前記補機は従動ギアを有する駆動シャフトを備えており、従動ギアは前記補機ギアボックスの駆動ギアと噛み合い係合することを特徴とする請求項１１記載のガスタービンエンジン駆動構成。
【請求項１６】
前記補機を補機ギアボックスに関して心出しするための円形のリップを有するスピゴットをさらに備えており、これによって補機の補機ギアボックスへの取り付け、および補機ギアボックスからの取り外しが容易になることを特徴とする請求項１１記載のガスタービンエンジン駆動構成。
【請求項１７】
前記開放端部部分を取り巻くシール部材をさらに備えており、このシール部材は、補機ケーシングとギアボックスケーシングとが合致したときに補完的な開口部を密封するよう構成されたことを特徴とする請求項１１記載のガスタービンエンジン駆動構成。
【請求項１８】
少なくとも圧縮機と、この圧縮機からの圧縮空気を受け取るよう構成された燃焼器と、この燃焼器を出る燃焼ガスからエネルギーを抽出するためのタービンと、このタービンによって駆動される少なくとも一つの駆動ギアを有する補機ギアボックスと、この補機ギアボックスに取り外し可能に取り付けられた少なくとも一つのガスタービンエンジン補機とを備えるガスタービンエンジンであって、補機は少なくとも一つの駆動シャフトと、この駆動シャフトに取り付けられた少なくとも一つの従動ギアとを有し、この従動ギアが補機ギアボックスの駆動ギアと噛み合うことを特徴とする、ガスタービンエンジン。
【請求項１９】
前記補機は、燃料ポンプ、滑油ポンプ、油圧ポンプ、空気ポンプ、および発電機から成る群より選ばれることを特徴とする請求項１８記載のガスタービンエンジン。
【請求項２０】
前記燃料ポンプは、燃焼器内に噴射するための燃料を燃料噴射器に供給するための燃料計量ユニットであることを特徴とする請求項１９記載のガスタービンエンジン。
【請求項２１】
前記補機は補機ギアボックス内に部分的に埋め込まれることを特徴とする請求項１８記載のガスタービンエンジン。
【請求項２２】
前記駆動ギアは補機ギアボックス内のスタータシャフトに取り付けられることを特徴とする請求項１８記載のガスタービンエンジン。
【請求項２３】
前記補機は端部が開放されたケーシングを備えており、補機が前記補機ギアボックスに取り付けられたときに前記端部が開放されたケーシングが前記補機ギアボックスによって閉鎖されることを特徴とする請求項１８記載のガスタービンエンジン。
【請求項２４】
前記ギアボックスは前記補機の開放端部部分を受け入れる開口部を画定するケーシングを有することを特徴とする請求項１７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に関し、より具体的には燃料ポンプその他の補機を補機ギアボックスに接続するための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図３に示されるように、カートリッジ燃料ポンプなどの燃料計量ユニット２０は補機ギアボックス３０内に収容されたスプライン付きシャフト３２から外される。補機ギアボックス３０は減速ギアセット３６を収容する密閉されたケーシング３４を有する。減速ギアセット３６は軸受マウント４４に回転可能に保持されたスタータシャフト４２に取り付けられた駆動ギア４０によって駆動される。減速ギアセット３６はシャフト３２に取り付けられており、該シャフトの内歯スプライン３３は、燃料計量ユニット２０のケーシング２４から突出した補完的な形状のスタブシャフト２２の外歯スプラインと噛み合い係合している。燃料計量ユニット２０の補機ギアボックス３０への取り付けを容易にするために、燃料計量ユニット２０はフランジパッド２６を有し、これが補機ギアボックス３０の対応するフランジパッド４６に当接する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の先行技術の構造は補機を補機ギアボックス３０に取り外し可能に取り付けることを可能にするが、この構造はいくつかの欠点を有する。すなわち、含まれる部品点数が多いことに加えて、重量が大きいこと、およびオーバーハングモーメントが大きいことが好ましくない。このような特徴のために、先行技術の構造は軽量用途には最善ではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって本発明の目的は燃料計量ユニットその他の補機を補機ギアボックスに接続するための改良された構造を提供することである。
【０００５】
この目的のために、本発明の一般的な態様によればガスタービンエンジンのギアボックスとの組み合わせによるガスタービンエンジン補機が提供され、補機はギアボックスに取り外し可能に取り付けられ、かつギアボックス内に伸びる一体化された駆動シャフトと、駆動シャフトに取り付けられた従動ギアとを有し、従動ギアは前記ギアボックスの駆動ギアと直接に係合するよう構成される。
【０００６】
本発明の他の一般的な態様によれば、ガスタービンエンジンの駆動構成が提供され、該構成は補機ギアボックスに一体化されたガスタービンエンジン補機を備えており、補機は端部が開放された補機ケーシングを備えており、端部が開放された補機ケーシングは補完的な開口部を有する補機ギアボックスケーシングに取り外し可能に取り付けられるよう構成され、補機ケーシングとギアボックスケーシングとが合致して完全に囲われたユニットを形成する。
【０００７】
本発明のさらに他の一般的な態様によればガスタービンエンジンが提供され、該エンジンは少なくとも圧縮機と、圧縮機から圧縮空気を受け取るよう構成された燃焼器と、燃焼器を出る燃焼ガスからエネルギーを抽出するよう構成されたタービンと、タービンによって駆動される少なくとも一つの駆動ギアを有する補機ギアボックスと、補機ギアボックスに取り外し可能に取り付けられた少なくとも一つのガスタービンエンジン補機とを備えており、補機は少なくとも一つの駆動シャフトを有し、少なくとも一つの従動ギアが駆動シャフトに取り付けられ、従動ギアは補機ギアボックスの駆動ギアと噛み合う。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図示によって好ましいその実施例を示す添付の図面をここで参照する。
【０００９】
図１は好ましくは亜音速飛行に用いられる形式のガスタービンエンジン１０を図示しており、該エンジンは一般的に直列の流れ連通関係に、自らを通じて環境空気を推進するファン１２と、空気を加圧するための多段圧縮機１４と、圧縮空気を燃料と混合して点火して高温燃焼ガスの環状の流れを発生させるための燃焼器１６と、燃焼ガスからエネルギーを抽出するためのタービン部１８とを備える。
【００１０】
タービン部１８は燃料ポンプ、滑油ポンプ、油圧ポンプ、空気ポンプ、発電機などの様々な補機を、補機ギアボックス３０’を介して駆動している（図２）。
【００１１】
図２は本発明の実施例を図示しており、この用途では「カートリッジ燃料ポンプ」と呼ばれる燃料計量ユニット２０’が補機ギアボックス３０’内に、部分的に埋め込まれている。燃料計量ユニット２０’および補機ギアボックス３０’は、それぞれ補機ケーシング２４’およびギアボックスケーシング３４’内で、部分的に囲まれている。補機ケーシング２４’およびギアボックスケーシング３４は補完的な開口部を有し、これによって燃料計量ユニット２０の一部が補機ギアボックス３０’（これがレセプタクルまたはソケットとして働く）内に挿入され、または「埋め込まれる」ことができる。ユニット２０’のスピゴットまたは周辺部６０は、ケーシング２４’および３４の少なくとも一つに合致して係合するよう構成されており、適当なシール部材６２が接続部を密封するために設けられる（「Ｏリング」形式のシール６２が示されているが、面シールその他のシールなどの他の適当なシール形式が用いられてよい）。埋め込み後は、燃料計量ユニット２０’と補機ギアボックス３０’とが協働して完全に囲まれたユニットを形成する。ユニット２０’自体は完全に囲まれてはいない。なぜならばその埋め込み後の組み立て位置は、ユニットがギアボックスとのアッセンブリの一部として囲まれることを許すが、ユニット２０’単体に対しては不完全な（すなわち不連続な）ケーシングしか与えないからである。このことが、後述するように達成される重量節約の一部となる。
【００１２】
図２に示されるように、埋没部分５０はカートリッジ燃料ポンプの長さの約半分である。ただし補機の補機ギアボックス３０’内への埋没の度合いは、補機の従動ギアと噛み合う駆動ギアの補機ギアボックス内での深さなどの、設計上の要求によって変化する。好ましくは補機は補機ケーシングの一部が欠けている分だけ、ギアボックス内に埋め込まれる。それによって補機はギアボックスとの組み立てによって閉じられる開放されたケーシングとなる。
【００１３】
燃料計量ユニット２０’（この実施例ではカートリッジ燃料ポンプ）は駆動シャフト３５で駆動される。駆動シャフト３５には減速ギアセット３６’が取り付けられている。図示されるように、減速ギアセット３６’は従動ギア３６ａ’とスペーサギア３６ｂ’とを有する。従動ギア３６ａ’はスタータシャフト４２’に取り付けられた駆動ギア４０’と噛み合い、かつ駆動されており、スタータシャフト４２’は軸受マウント４４’によって回転可能に保持されている。スペーサギア３６ｂ’はギアボックスケーシング３４’に設けられた固定ギア３７と噛み合い係合して、駆動シャフト３５の適正な整列を保証し、それによって、駆動ギア４０’から従動ギア３６ａ’に与えられたトルクが駆動シャフト３５の過度の曲がりや揺動を起こさないようにしている。当業者には理解されるように、駆動ギア４０’はタービンシャフトからトルクを受け取るような、任意の補機駆動シャフトに接続されてよい。駆動シャフト３５は好ましくはスプライン付きセットではなく、ユニット２０’内に伸びる単体の、または一体化されたシャフトであり、このシャフトにギア３６ａ’が取り付けられ、かくしてギアセット３６がユニット２０’を直接に駆動する。このような実施例は、後述するようにその概念において重量節約に貢献する。
【００１４】
燃料計量ユニット２０’を補機ギアボックス３０’内に部分的に埋め込むことによって、コンパクトで軽量化された構造が得られる。重量およびオーバーハングモーメントが低減されるばかりでなく、部品点数が減少する。燃料計量ユニット２０’を補機ギアボックス３０’内に埋め込むことによって、ユニット２０’の駆動シャフト３５は減速ギアセット３６に直接に接続される。かくしてスプライン付きシャフト３２（図３に図示される）およびフランジパッド２６、４６は省略される。さらに、燃料計量ユニット２０’および補機ギアボックス３０’は個別に完全に囲まれていないので、必要なケーシング材料の量が低減される。当業者には理解されるように、このコンパクトな構造は全ての大きさおよび形式のガスタービンエンジンに有利に用いることができ、これによって重量、オーバーハングモーメント、および複雑性が低減される。
【００１５】
ユニットが組み立てられるときに、減速ギアセット３６’の従動ギア３６ａ’が補機ギアボックス３０’の駆動ギア４０’と正しく噛み合うことを保証するために、燃料計量ユニット２０’がさらに取り付け面を備え（この場合はスピゴットの上方に）、取り付け面がギアボックス３０’のケーシング３４’に当接するようにしてもよい。装置は適当な締結具（図示せず）でギアボックスに固定される。駆動シャフト３５および減速ギアセット３６’は、駆動シャフト３５に取り付けられた従動ギア３６ａ’が補機ギアボックス３０’の駆動ギア４０’と噛み合うのを保証するように計算された所定の距離だけ、取り付け面の下方に伸びる。
【００１６】
さらに、燃料計量ユニット２０’の補機ギアボックス３０’への接続を容易にするために、燃料計量ユニット２０’はまた取り付け面と一体に形成された円形のリップを有するスピゴット６０を含み、これによって燃料計量ユニット２０’を補機ギアボックス３０’に関して心出しするようにしてもよい。
【００１７】
作動においては、ガスタービンエンジン１０が運転しているときに、タービンシャフトの回転が補機ギアボックス３０’を駆動し、補機ギアボックスが、埋め込まれたカートリッジ燃料ポンプ（またはその他の燃料計量ユニット）２０を駆動する。カートリッジ燃料ポンプ、またはその他の燃料計量ユニットは燃料を複数の燃料噴射器に圧送して燃料を燃焼器１６中に噴射させ、ここで燃料および圧縮機１４からの圧縮空気が燃焼されて高温ガスが発生する。これらの高温ガスは複数のタービンブレードに衝突してタービンシャフトを駆動する。タービンシャフトの回転は前述のように補機ギアボックス３０’を介してカートリッジ燃料ポンプ２０’を駆動する。
【００１８】
図２は燃料計量ユニットの、補機ギアボックス３０’とのコンパクトな「埋め込み式」の構造を図示しているが、その他の補機類もまた、同様なコンパクトな構造において補機ギアボックス３０’に埋め込まれ得ることが理解されるべきである。燃料計量ユニットに替わって埋め込まれる補機は滑油ポンプ、油圧ポンプ、空気ポンプ、発電機など（これは網羅的なリストを意図するものではない）であり得る。いずれにしても、補機の駆動シャフトは補機ギアボックスの駆動ギアと噛み合うべき減速ギアセットまたは従動ギアを具備する。当業者は他の補機類もまた上述の方法で補機ギアボックス内に埋め込まれ得ることを理解するであろう。
【００１９】
上述の本発明の実施例は例示的な意図によるものである。したがって当業者は上記の明細書が説明的なものに過ぎず、各種の代替および改良が本発明の趣旨から逸脱することなく発明され得ることを理解するであろう。したがって本発明は添付の請求の範囲に入るこのようなすべての代替、改良、および変形を包含するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例が適用されるガスタービンエンジンの概略断面図。
【図２】本発明の実施例による、燃料計量ユニットおよび補機ギアボックスのコンパクトな構造の断面図。
【図３】燃料計量ユニットおよび補機ギアボックスの先行技術の構造の断面図。
【図１】
2007519848.tif 000003
【図２】
2007519848.tif 000004
【図３】
2007519848.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月30日(2005.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンのギアボックスとガスタービンエンジンの補機との組み合わせであって、補機はギアボックスに取り外し可能に取り付けられ、かつギアボックス内に伸びる一体化された駆動シャフトと、この駆動シャフトに取り付けられた従動ギアとを有し、従動ギアが前記ギアボックスの駆動ギアと直接に係合するよう構成されたことを特徴とする、組み合わせ。
【請求項２】
前記補機は、燃料ポンプ、滑油ポンプ、油圧ポンプ、空気ポンプ、および発電機から成る群より選ばれることを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項３】
前記駆動ギアはスタータシャフトに取り付けられることを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項４】
前記補機は補機の中間部分を取り巻くシール部材を含み、このシール部材はギアボックスに密封的に係合するよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項５】
前記補機は少なくとも部分的に前記ギアボックス内に埋め込まれることを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項６】
前記補機は端部が開放されたケーシングを備えており、補機が前記ギアボックスに取り付けられたときに前記端部が開放されたケーシングは前記ギアボックスによって密閉されることを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項７】
前記ギアボックスは、前記補機の開放端部部分を受け入れる開口部を画定するケーシングを有することを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項８】
前記補機は、前記ギアボックスのケーシングに画定された開口部に、これと合致して係合するように受け入れられることを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項９】
前記駆動シャフトにスペーサギアが取り付けられ、このスペーサギアは前記ギアボックスの固定ギアと噛み合い係合することを特徴とする、請求項１記載の組み合わせ。
【請求項１０】
前記ギアボックスはギアボックスケーシングを有し、前記補機は駆動シャフトを横切る平面を画定する取り付け面を備えており、この取り付け面はギアボックスケーシングに当接するよう構成され、かくして駆動シャフトに取り付けられた従動ギアが駆動ギアと噛み合うための補機ギアボックス内の正しい深さに位置することを確実にすること特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項１１】
前記補機は端部が開放された補機ケーシングを備えており、ギアボックスは補完的な開口部を画定するギアボックスケーシングを有し、端部が開放された補機ケーシングは補機ギアボックスケーシングに取り外し可能に取り付けられるよう構成され、補機ケーシングとギアボックスケーシングとが合致して完全に取り囲まれたユニットを形成することを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項１２】
前記補機をギアボックスに関して心出しするための円形のリップを有するスピゴットをさらに備えており、これによって補機のギアボックスへの取り付け、およびギアボックスからの取り外しが容易になることを特徴とする請求項１記載の組み合わせ。
【請求項１３】
前記開放端部部分を取り巻くシール部材をさらに備えており、このシール部材は、補機ケーシングとギアボックスケーシングとが合致したときに補完的な開口部を密封するよう構成されたことを特徴とする請求項１１記載の組み合わせ。
【請求項１４】
少なくとも圧縮機と、この圧縮機からの圧縮空気を受け取るよう構成された燃焼器と、この燃焼器を出る燃焼ガスからエネルギーを抽出するためのタービンと、このタービンによって駆動される少なくとも一つの駆動ギアを有する補機ギアボックスと、この補機ギアボックスに取り外し可能に取り付けられた少なくとも一つのガスタービンエンジン補機とを備えるガスタービンエンジンであって、補機は少なくとも一つの駆動シャフトと、この駆動シャフトに取り付けられた少なくとも一つの従動ギアとを有し、この従動ギアが補機ギアボックスの駆動ギアと噛み合うことを特徴とする、ガスタービンエンジン。
【請求項１５】
前記補機は、燃料ポンプ、滑油ポンプ、油圧ポンプ、空気ポンプ、および発電機から成る群より選ばれることを特徴とする請求項１４記載のガスタービンエンジン。
【請求項１６】
前記燃料ポンプは、燃焼器内に噴射するための燃料を燃料噴射器に供給するための燃料計量ユニットであることを特徴とする請求項１５記載のガスタービンエンジン。
【請求項１７】
前記補機は補機ギアボックス内に部分的に埋め込まれることを特徴とする請求項１４記載のガスタービンエンジン。
【請求項１８】
前記駆動ギアは補機ギアボックス内のスタータシャフトに取り付けられることを特徴とする請求項１４記載のガスタービンエンジン。
【請求項１９】
前記補機は端部が開放されたケーシングを備えており、補機が前記補機ギアボックスに取り付けられたときに前記端部が開放されたケーシングが前記補機ギアボックスによって閉鎖されることを特徴とする請求項１４記載のガスタービンエンジン。
【請求項２０】
前記ギアボックスは前記補機の開放端部部分を受け入れる開口部を画定するケーシングを有することを特徴とする請求項１４記載のガスタービンエンジン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
上述の本発明の実施例は例示的な意図によるものである。したがって当業者は上記の明細書が説明的なものに過ぎず、各種の代替および改良が発明され得ることを理解するであろう。したがって本発明は添付の請求の範囲に入るこのようなすべての代替、改良、および変形を包含するように意図されている。
【国際調査報告】
2007519848.tif 000006
2007519848.tif 000007
2007519848.tif 000008