(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジンギアボックス用の受動的潤滑システムを提供する。【解決手段】風車状態中に受動的潤滑能力を有する航空機で使用されるガスタービンエンジン用ギアボックスアセンブリ(40)は、ギアボックスハウジング(44)と、このハウジング内に収容されたギアトレインアセンブリ(50)と、このアセンブリを潤滑するためのハウジング内の潤滑剤(46)と、ハウジングに形成された第1の排出ポート(48)とを含む。排出ポートは開位置と閉位置との間で可変である。さらに排出ポートはエンジンの正常動作中は開位置に留まり、ハウジングからの潤滑剤の流出を可能にする。アセンブリ内で潤滑剤圧力の低下が発生すると排出ポートが閉位置に変更され、潤滑剤の少なくとも一部をハウジング内に閉じ込める。したがって閉じ込められた潤滑剤は潤滑剤圧力の低下中にアセンブリに受動的潤滑を提供する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機で使用されるガスタービンエンジン（１０）用のギアボックスアセンブリ（４０）であって、前記ギアボックスアセンブリ（４０）は、
ギアボックスハウジング（４４）と、
前記ギアボックスハウジング（４４）内に収容されたギアトレインアセンブリ（５０）と、
前記ギアトレインアセンブリ（５０）を潤滑するための前記ギアボックスハウジング（４４）内の潤滑剤（４６）と、
前記ギアボックスハウジング（４４）内に形成された第１の排出ポート（４８）であって、前記第１の排出ポート（４８）は開位置と閉位置との間で可変であり、前記第１の排出ポート（４８）は前記ガスタービンエンジン（１０）の正常動作中に前記潤滑剤（４６）の前記ギアボックスハウジング（４４）からの流出を可能にするために前記開位置に留まる、第１の排出ポート（４８）と
を含み、
潤滑剤圧力の低下が発生すると、前記第１の排出ポート（４８）は、前記潤滑剤（４６）の少なくとも一部を前記ギアボックスハウジング（４４）内に閉じ込めるために前記閉位置に変更され、前記閉じ込められた潤滑剤（４６）は、前記潤滑剤圧力の低下中に前記ギアトレインアセンブリ（５０）に受動的潤滑を提供する、ギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項２】
前記潤滑剤圧力の低下の発生が飛行中停止を含む、請求項１に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項３】
前記第１の排出ポート（４８）が電気作動式弁（５８）、油圧作動式弁（６０）、または静水圧ループ（６２）のうちの１つを含み、前記静水圧ループ（６２）は、前記潤滑剤圧力の低下および／または排出吸引の後、前記潤滑剤（４６）を前記第１の排出ポート（４８）から流出させることができる前に、前記潤滑剤（４６）を所定の閾値（７２）を超えるまで上昇させる必要がある、請求項１または２に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項４】
前記ギアボックスアセンブリ（４０）の動作を制御するように構成されたコントローラ（６４）をさらに備え、前記コントローラ（６４）が前記第１の排出ポート（４８）に通信可能に結合されている、請求項３に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項５】
前記コントローラ（６４）が、１つまたは複数のセンサ（６６，６８）を介して前記ガスタービンエンジン（１０）の動作状態を表す信号を受信し、前記動作状態に基づいて前記第１の排出ポート（４８）の位置を判定するように構成されている、請求項４に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項６】
前記動作状態が正常であれば、前記コントローラ（６４）は、前記ギアボックスハウジング（４４）からの前記潤滑剤（４６）の流出を可能にするために前記第１の排出ポート（４８）を前記開位置に維持し、前記動作状態が潤滑剤圧力の低下を示す場合には、前記コントローラ（６４）は、前記潤滑剤（４６）の少なくとも一部を前記ギアボックスハウジング（４４）内に閉じ込めるために前記閉位置に移動させるように前記第１の排出ポート（４８）に信号を送る、請求項５に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項７】
前記ギアトレインアセンブリ（５０）は遊星構成または星型構成のうちの少なくとも１つを含み、前記遊星構成がサンギア（５２）と、複数の遊星ギア（５４）と、前記複数の遊星ギア（５４）を取り囲むリングギア（５６）とを含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項８】
前記ギアボックスハウジング（４４）は、前記潤滑剤圧力の低下中に前記リングギア（５６）のギア歯の少なくとも一部と接触する潤滑剤（４６）のプールを作る前記リングギア（５６）下の所定の容積を備える、請求項７に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項９】
前記リングギア（５６）は、前記潤滑剤圧力の低下中に潤滑剤（４６）を収集する１つまたは複数のくぼみ（５７）をその外面にさらに備える、請求項７に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項１０】
前記潤滑剤（４６）のプールの上方で前記ギアボックスハウジング（４４）内に形成されたバイパス排出ポート（７０）をさらに備える、請求項８に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項１１】
前記コントローラ（６４）は、潤滑剤圧力の低下後に前記ギアボックスハウジング（４４）内に残っている潤滑剤（４６）の量を判定するようにさらに構成されている、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項１２】
前記量に基づいて必要に応じて、前記潤滑剤圧力の低下中に前記第１の排出ポート（４８）が前記閉位置に変更された後、前記ギアボックスハウジング（４４）内に流出するように構成された追加の潤滑剤リザーバ（７４）をさらに含む、請求項１１に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項１３】
前記第１の排出ポート（４８）は、潤滑剤圧力の低下後に前記ギアボックスハウジング（４４）内に残っている潤滑剤（４６）の量を調整するようにさらに構成されている、請求項１１に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【請求項１４】
航空機エンジン（１０）のギアボックスアセンブリ（４０）を潤滑する方法（１００）であって、前記ギアボックスアセンブリ（４０）はギアボックスハウジング（４４）内に収容されたギアトレインアセンブリ（５０）を有し、前記方法（１００）は、
１つまたは複数のセンサ（６６，６８）を介して前記ギアボックスアセンブリ（４０）の潤滑剤圧力を監視するステップと、
前記潤滑剤圧力が所定の閾値（７２）を超えている場合に、前記ギアボックスハウジング（４４）からの潤滑剤（４６）の流出を可能にするために前記ギアボックスハウジング（４４）の排出ポート（４８）を開位置に維持するステップと、
前記潤滑剤圧力が前記所定の閾値（７２）を下回っている場合に、前記潤滑剤（４６）の少なくとも一部を前記ギアボックスハウジング（４４）内に閉じ込めるために前記排出ポート（４８）を前記開位置から閉位置に変更するステップであって、前記閉じ込められた潤滑剤（４６）が前記潤滑剤圧力の低下中に前記ギアトレインアセンブリ（５０）に受動的潤滑を提供する、ステップと
を含む、方法（１００）。
【請求項１５】
前記潤滑剤圧力が前記所定の閾値（７２）を下回った後に前記ギアボックスハウジング（４４）内に残っている潤滑剤（４６）の量を判定するステップと、
前記量に基づいて追加の潤滑剤リザーバ（７４）が必要かどうかを判定するステップであって、前記追加の潤滑剤リザーバ（７４）は、前記潤滑剤圧力の低下中に前記第１の排出ポート（４８）が前記閉位置に変更された後に前記ギアボックスハウジング（４４）内に流出するように構成される、ステップと
をさらに含む、請求項１４に記載の方法（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にガスタービンエンジンに関し、より詳細には、風車状態中のガスタービンエンジンギアボックス用の受動的潤滑システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般に、流れが互いにつながるように配置されたファンとコアとを含む。さらに、ガスタービンエンジンのコアは、一般に、連続する流れの順番で、圧縮機セクションと、燃焼セクションと、タービンセクションと、排気セクションとを含む。動作時には、ファンから圧縮機セクションの入口に空気が供給され、空気が燃焼セクションに到達するまで、１つまたは複数の軸流圧縮機が徐々に空気を圧縮する。燃料が圧縮空気と混合されて、燃焼ガスを供給するために、燃焼部内で燃やされる。燃焼ガスは、燃焼セクションからタービンセクションに送られる。タービンセクションを通る燃焼ガスの流れは、タービンセクションを駆動し、次に、排気セクションを通って、例えば大気中に送られる。特定の構成では、タービンセクションは、ガスタービンエンジンの軸方向に沿って延在する１つまたは複数のシャフトによって、圧縮機セクションに機械的に結合されている。このようなガスタービンエンジンは、航空機で一般的に使用されている。
【０００３】
ファンは、ガスタービンエンジンのコア部分よりも大きい半径を有する複数のブレードを含む。ファンおよび複数のブレードは通常、一方のシャフトによって駆動される。しかしながら、効率上の理由から、ファンの複数のブレードをそれぞれのシャフトが回転している速度よりも遅い速度で回転させることが有益であり得る。したがって、特定のガスタービンエンジンには、ファンをより低速でより効率的な速度で回転させることができるように、ファンをそれぞれのシャフトに機械的に結合するための動力ギアボックスが設けられている。ガスタービンエンジンはさらに、圧縮機の油溜め、コア部分のタービンセクションおよびパワーギアボックスなど、ガスタービンエンジンの１つまたは複数の部分に潤滑剤を供給するための潤滑システムを含む。
【０００４】
航空機エンジンの風車状態中、ロータ速度が遅いためにオイルポンプは無効である。いくつかの例では、エンジンは、一次油圧不良およびそれに続くエンジン停止のために風車状態になり得る。風車状態の経過時間は、例えば約１８０分など、非常に長くなり得る。風車状態中、メインシャフトの軸受とギアは回転するが、いかなる新しい潤滑剤も受け取っていない。転動体遊星軸受を備えたパワーギアボックスでは、遊星システムの軸受部分は風車状態に耐えるのに十分な耐久性があり得るが、遊星ギア、サンギア、および／またはリングギアの歯は長く続く無油状態を耐えることができない。既存のシステムは、様々な構成要素のある程度の油循環と潤滑を確実にするために、補助リザーバまたはオイルタンクおよび電動ポンプシステムに依存している。しかしながら、そのような能動的システムは、重く、複雑で、信頼できない可能性がある。
【０００５】
したがって、風車状態中のパワーギアボックス用の単純化された受動的潤滑システムを有するガスタービンエンジンは特に有用であろう。したがって、本開示は、正常動作中にギアボックスの壁を被覆する「隠れたオイル」を利用し、必要に応じて補助リザーバによって補完される、風車状態中のガスタービンエンジンのパワーギアボックス用の受動的潤滑システムに関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第９７６５８７５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様および利点は、一部は以下の説明において述べられ、あるいは明細書から自明であってよく、もしくは本発明の実施を通じて習得可能であってよい。
【０００８】
一態様では、本開示は、航空機で使用されるガスタービンエンジン用のギアボックスアセンブリに関する。ギアボックスアセンブリは、ギアボックスハウジングと、ギアボックスハウジング内に収容されたギアトレインアセンブリと、ギアトレインアセンブリを潤滑するためのギアボックスハウジング内の潤滑剤と、ギアボックスハウジングに形成された第１の排出ポートとを含む。第１の排出ポートは、開位置と閉位置との間で可変である。さらに、第１の排出ポートは、ガスタービンエンジンの正常動作中は開位置に留まり、ギアボックスハウジングからの潤滑剤の流出を可能にする。ギアボックスアセンブリ内で潤滑剤圧力の低下が発生すると、第１の排出ポートは閉位置に変更されて、潤滑剤の少なくとも一部をギアボックスハウジング内に閉じ込める。したがって、閉じ込められた潤滑剤は、十分な量である場合に、潤滑剤圧力の低下中にギアトレインアセンブリに受動的潤滑を提供する。
【０００９】
別の態様では、本開示は航空機エンジンのギアボックスアセンブリを潤滑する方法に関する。ギアボックスアセンブリは、ギアボックスハウジング内に収容されたギアトレインアセンブリを有する。この方法は、１つまたは複数のセンサを介してギアボックスアセンブリの潤滑剤圧力を監視することを含む。この方法はまた、潤滑剤圧力が所定の閾値を上回っている場合に、潤滑剤のギアボックスハウジングからの流出を可能にするためにギアボックスハウジングの排出ポートを開位置に維持することを含む。この方法は、潤滑剤圧力が所定の閾値を下回ると、排出ポートを開位置から閉位置に変更して、潤滑剤の少なくとも一部をギアボックスハウジング内に閉じ込めることを含む。したがって、閉じ込められた潤滑剤は、潤滑剤圧力の低下中にギアトレインアセンブリに受動的潤滑を提供する。方法は、本明細書に記載されるような追加のステップおよび／または特徴のいずれかをさらに含み得ることを理解されたい。
【００１０】
さらに別の態様では、本開示は航空機エンジンのギアボックスアセンブリを潤滑する方法に関する。ギアボックスアセンブリは、ギアボックスハウジング内に収容されたギアトレインアセンブリを有する。この方法は、航空機エンジンの正常動作中に、潤滑剤のギアボックスハウジングからの流出を可能にするためにギアボックスハウジングの排出ポートを開位置に維持することを含む。この方法は、飛行中停止が発生した直後に、潤滑剤の少なくとも一部をギアボックスハウジング内に閉じ込めるために排出ポートを閉位置に変更することを含み、閉じ込められた潤滑剤は飛行中停止の間に風車状態を介してギアトレインアセンブリに受動的潤滑を提供する。方法は、本明細書に記載されるような追加のステップおよび／または特徴のいずれかをさらに含み得ることを理解されたい。
【００１１】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによってよりよく理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示し、説明と共に本発明の特定の原理を説明するのに役立つ。
【００１２】
本発明の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図面を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示によるガスタービンエンジンの一実施形態の概略断面図である。
【図２】本開示によるガスタービンエンジンの別の実施形態の概略断面図である。
【図３】本開示によるガスタービンエンジンのギアボックスアセンブリの切り取り斜視図である。
【図４】本開示によるガスタービンエンジンのギアボックスアセンブリの断面図であり、特に開位置にあるギアボックスハウジングの排出ポートを例示する図である。
【図５】本開示によるガスタービンエンジンのギアボックスアセンブリの断面図であり、特に、ギアボックスハウジングの底部に潤滑剤のプールを作り出し、そこにあるギアトレインアセンブリを潤滑するために閉位置にあるギアボックスハウジングの排出ポートを例示する図である。
【図６】本開示によるギアボックスハウジングの排出ポート内で使用することができる電気作動式弁の一実施形態の概略図である。
【図７】本開示によるギアボックスハウジングの排出ポート内で使用することができる油圧作動式弁の一実施形態の概略図である。
【図８】本開示によるギアボックスハウジングの排出ポート内で使用することができる静水圧ループの一実施形態の概略図である。
【図９】本開示によるギアボックスハウジングの部分断面図であり、特に閉じた排出ポートと開いたバイパス排出ポートを例示する図である。
【図１０】本開示による航空機エンジンのギアボックスアセンブリを潤滑する方法の一実施形態の流れ図である。
【図１１】本開示による航空機エンジンのギアボックスアセンブリを潤滑する方法の別の実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書および図面における符号の反復使用は、本発明の同じまたは類似の特徴もしくは要素を表すことを意図している。
【００１５】
ここで、本発明の実施形態を詳しく参照し、その１つまたは複数の例を図面に示す。各例は、本発明の限定としてではなく、本発明の例示として提示される。実際、本発明の範囲または趣旨を逸脱せずに、様々な改変および変形が本発明において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または記載する特徴は、別の実施形態と共に用いて、さらに別の実施形態を得ることができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内で行われる、このような改変および変形を網羅することが意図される。
【００１６】
一般に、本開示は、風車状態中に受動的潤滑能力を有する航空機で使用されるガスタービンエンジン用のギアボックスアセンブリに関する。ギアボックスアセンブリは、ギアボックスハウジングと、ギアボックスハウジング内に収容されたギアトレインアセンブリと、ギアトレインアセンブリを潤滑するためのギアボックスハウジング内の潤滑剤（オイルなど）と、ギアボックスハウジングに形成された少なくとも１つの排出ポートとを含む。このように、排出ポートは、潤滑剤圧力低下の直後に閉じられて、移動中の隠れたオイルがギアボックスハウジングの底部に流出して、リングギアの底部ギア歯が部分的に沈むプールを形成することを可能にする。このようにして、ギア歯は、風車状態中にギアボックスハウジングの底部オイルパドルを通って回転することによって、通過の度に受動的に潤滑される。さらに、オイルは、プールと直接接触していない他のギア歯に移動する。
【００１７】
ここで図面を参照すると、図１および図２は、ガスタービンエンジン１０（本明細書では「エンジン１０」と呼ぶ）の概略断面図を各々示す。図１に示すように、エンジン１０は、本開示の一態様によるシャフトアセンブリ９５の例示的実施形態を組み込んだ高バイパスターボファンエンジンとして示されている。図２に示すように、エンジン１０は、本開示の一態様によるシャフトアセンブリ９５の例示的実施形態を組み込んだターボプロップエンジンとして示されている。以下にターボファンエンジンおよび／またはターボプロップエンジンを参照してさらに説明するが、本開示はまた、プロップファン、ターボジェットおよびターボシャフトガスタービンエンジンを含み、海洋用および工業用のタービンエンジンおよび補助動力ユニットを含む、風力タービンおよびターボ機械全般にも適用可能である。図１および図２に示すように、エンジン１０は、参照目的のためにそこを通って延在する軸方向中心線軸１２を有する。エンジン１０は、軸方向Ａ、半径方向Ｒ、ならびに軸方向Ａに沿った前端部９９および後端部９８を画定する。
【００１８】
一般に、エンジン１０は、エンジンコア２０とファンまたはプロペラアセンブリ１４とを含み得る。エンジンコア２０は、一般に、直列流れ構成で、圧縮機セクション２１と、燃焼セクション２６と、タービンセクション３１とを含み得る。圧縮機セクション２１は、高圧圧縮機（ＨＰＣ）２４および低圧圧縮機（ＬＰＣ）２２などの１つまたは複数の圧縮機を画定することができる。タービンセクション３１は、高圧タービン（ＨＰＴ）２８および低圧タービン（ＬＰＴ）３０などの１つまたは複数のタービンを画定することができる。様々な実施形態において、圧縮機セクション２１は中圧圧縮機（ＩＰＣ）をさらに含むことができる。さらに他の実施形態では、タービンセクション３１は中圧タービン（ＩＰＴ）をさらに含むことができる。風力タービン用途では、エンジンコア２０は一般に１つまたは複数の発電機として定義され得る。
【００１９】
圧縮機セクション２１の各圧縮機２２、２４およびタービンセクション３１の各タービン２８、３０は、１つまたは複数のロータ３２を含むことができる。一実施形態では、ロータ３２は、圧縮機セクション２１をタービンセクション３１に接続するエンジン１０の１つまたは複数のシャフト３５を含む。他の実施形態では、ロータ３２は、概して、半径方向Ｒに延在するディスク３３と、円周方向に隣接する配置で接続され、ディスク３３から半径方向Ｒの外側に延在する複数の翼形部３６とを画定する。一実施形態では、１つまたは複数のロータ３２を各々互いに接続することができる。例えば、タービンセクション３１または圧縮機セクション２１の各ロータ３２は、ボルト、ナット、ねじ、またはリベットなどの機械的締結具によって、あるいは溶接、摩擦接合、拡散接合などの接合プロセスによって接続することができる。様々な実施形態では、圧縮機セクション２１の１つまたは複数の圧縮機は、１つまたは複数のシャフト３５を介してタービンセクション３１の１つまたは複数のタービンと駆動接続され回転可能であり得る。
【００２０】
ファンまたはプロペラアセンブリ１４は一般にファンロータ１５を含む。ファンロータ１５は、ファンロータ１５に結合され、かつファンロータ１５から半径方向Ｒに外側に延在する複数のファンまたはプロペラブレード４２を含む。図１および図２に示す実施形態では、ファンロータ１５は、減速または動力ギアボックスアセンブリ４０から前端部９９に向かって軸方向Ａに延在することができる。ファンまたはプロペラアセンブリ１４は、ギアボックスアセンブリ４０に結合され、かつ後端部９８に向かって延在し、かつエンジンコア２０に結合されたシャフトアセンブリ９５をさらに含む。
【００２１】
一実施形態では、ギアボックスアセンブリ４０は、遊星構成または星型構成などの任意の適切な構成を有するギアトレインアセンブリ５０を含み得る。例えば、図示の実施形態に示すように、ギアトレインアセンブリ５０は、サンギア５２と複数の遊星ギア５４とを含む。複数の遊星ギア５４は、各遊星ギア５４がサンギア５２に対して固定軸上で回転するように各々固定されてもよい。リングギア５６は、複数の遊星ギア５４を取り囲み、回転し、複数の遊星ギア５４を介してサンギア５２からの動力およびトルクを伝達する。本明細書に示す実施形態では、リングギア５６はファンロータ１５に結合されてもよく、そうでなければ一体であってもよい。一実施形態では、サンギア５２は、シャフトアセンブリ９５に取り付けられてもよく、またはシャフトアセンブリ９５と一体であってもよい。いくつかの実施形態では、ギアボックスアセンブリ４０は、複数の遊星ギア５４とサンギア５２との間、または複数の遊星ギア５４とリングギア５６との間に半径方向に配設された追加の遊星ギアをさらに含むことができる。
【００２２】
図１および図２に戻って参照すると、シャフトアセンブリ９５はエンジンコア２０に接続されて、サンギア５２を介してギアボックスアセンブリ４０へ、そしてファンロータ１５へとトルクおよび動力を伝達する。ファンロータ１５は、周囲のリングギア５６または遊星ギア５４に接続されてサンギア５２からトルクを受け取り、ファンまたはプロペラアセンブリ１４を駆動するためにトルクを伝達してもよい。動力およびトルクがエンジンコア２０から伝達されると、ギアボックスアセンブリ４０は、ファンまたはプロペラアセンブリ１４に対してより適切に調整された出力速度でファンロータ１５に動力およびトルクを提供する。例えば、ギアボックスアセンブリ４０は、エンジンコア２０に対するファンロータ１５の速度を１倍以上減速することができる。
【００２３】
図１〜図２に関して集合的に図示および説明されているように、エンジン１０の動作中に、矢印９０で概略的に示すような量の空気がエンジン１０に入る。空気９０がファンまたはプロペラブレード４２を通過すると、矢印９１で概略的に示されているように、空気の一部がエンジンコア２０の外側に向けられるかまたは導かれて推進力を提供する。さらに、矢印９２によって概略的に示すように、空気の別の部分は、関連する入口８０を通って圧縮機セクション２１内に向けられるかまたは導かれる。空気９２は、ＬＰＣ２２およびＨＰＣ２４を通ってなど、圧縮機セクション２１を通って燃焼セクション２６に向かって流れるにつれて徐々に圧縮される。
【００２４】
矢印９３によって概略的に示すように、ここで圧縮空気は燃焼セクション２６に流入し、そこに燃料が導入され、圧縮空気９３の少なくとも一部と混合され、点火されて燃焼ガス９４を形成する。燃焼ガス９４は、タービンセクション３１に流入し、タービンセクション３１の回転部材を回転させ、圧縮機セクション２１および／またはファンもしくはプロペラアセンブリ１４のそれぞれの結合された回転部材の動作を支持する。例えば、ＨＰＣ２４およびＨＰＴ２８は、エンジン１０を駆動し、ＬＰＴ３０を駆動するために燃焼セクション２６で燃焼ガス９４を生成するように結合され、かつ回転可能であり得る。ＬＰＴ３０はＬＰＣ２２に接続することができる。図１を参照すると、結合シャフト８２は、第１の端部８４でＬＰＣ２２に取り付けられ、第２の端部８６でギアボックスアセンブリ４０に取り付けられてもよい。他の実施形態では、可撓性結合シャフト８２が第１の端部８４でＨＰＣ２４に取り付けられてもよい。図２を参照すると、結合シャフト８２は、第１の端部８４でタービンセクション３１に取り付けられ、第２の端部８６でギアボックスアセンブリ４０に取り付けられてもよい。他の実施形態では、結合シャフト８２は第１の端部８４でＨＰＴ２８に取り付けられてもよい。ギアボックスアセンブリ４０は、エンジンコア２０（例えば、圧縮機セクション２１またはタービンセクション３１）からの回転速度を減速し、ファンまたはプロペラアセンブリ１４に所望の量のトルクおよび回転速度を提供することができる。
【００２５】
ここで図３〜図５を参照すると、ガスタービンエンジン１０用のギアボックスアセンブリ４０の様々な図が例示されている。図示のように、ギアボックスアセンブリ４０は、ギアボックスハウジング４４と、ギアボックスハウジング４４内に収容されたギアトレインアセンブリ５０と、ギアトレインアセンブリ５０を潤滑するためのギアボックスハウジング４４内の潤滑剤４６と、ギアボックスハウジング４４に形成された第１の排出ポート４８とを含む。特に図４および図５に示すように、第１の排出ポート４８は開位置と閉位置との間で可変である。より具体的には、第１の排出ポート４８は、ガスタービンエンジン１０の正常動作中は開位置（図４）に留まり、ギアボックスハウジング４４からの潤滑剤４６の流出を可能にする。ギアボックスアセンブリ４０内で潤滑剤圧力の低下が発生すると、第１の排出ポート４８は閉位置（図５）に変更されて、潤滑剤４６の少なくとも一部をギアボックスハウジング４４内に閉じ込める。したがって、図５に示すように、閉じ込められた潤滑剤４６は、潤滑剤圧力の低下中にギアトレインアセンブリ５０に受動的潤滑を提供する。一実施形態では、潤滑剤圧力の低下は飛行中停止に対応し得る。
【００２６】
より具体的には、図示の実施形態に示すように、ギアボックスアセンブリ４０は、その動作を制御するように構成されたコントローラ６４を含み得る。そのような実施形態では、コントローラ６４は、例えば１つまたは複数のセンサ６６、６８を介して、ガスタービンエンジン１０の動作状態を表す信号を受信することができる。次に、コントローラ６４は、動作状態に基づいて第１の排出ポート４８の位置を判定することができる。したがって、動作状態が正常であれば、コントローラ６４は、第１の排出ポート４８を開位置（図４）に維持してギアボックスハウジング４４からの潤滑剤４６の流出を可能にするように構成され、動作状態が潤滑剤圧力の低下を示す場合には、コントローラ６４は、第１の排出ポート４８に信号を送って閉位置（図５）に移動させ、潤滑剤の少なくとも一部をギアボックスハウジング４４内に閉じ込めるように構成される。したがって、特に図５に示すように、ギアボックスハウジング４４は、所定量の潤滑剤をリングギア５６の下に収容するように設計することができ、（例えば、飛行中停止に起因する）潤滑剤圧力の低下中にリングギア５６のギア歯の少なくとも一部と接触する潤滑剤４６のプールを作る。あるいは、図４および図５に示すように、リングギア５６は、その外面に位置付けられた１つまたは複数のくぼみ５７を含むことができる。そのようなくぼみ５７は、プールから少量の潤滑剤４６をすくい取り、例えば１つまたは複数の通路（図示せず）を介して、潤滑剤４６をリングギア５６内に移動させるように構成される。このような実施形態では、くぼみ５７は、ギアボックスアセンブリ４０内により少量の隠れたオイルを収集することを可能にする。
【００２７】
特定の実施形態では、コントローラ６４はまた、潤滑剤圧力の低下後にギアボックスハウジング４４内に残っている潤滑剤４６の量を判定するようにさらに構成されてもよい。そのような実施形態では、コントローラ６４はまた、潤滑剤の量に基づいて追加の潤滑剤リザーバ７４が必要であるかどうかを判定することができる。したがって、図５に示すように、追加の潤滑剤リザーバ７４は、潤滑剤圧力の低下中に第１の排出ポート４８が閉位置に変更された後、ギアボックスハウジング４４内に流出するように構成される。このように、コントローラ６４は、潤滑剤圧力の低下後に、例えば第１の排出ポート４８および任意選択でリザーバ７４を介して、ギアボックスハウジング４４内に残っている潤滑剤４６の量を調整するように構成される。
【００２８】
本明細書に記載の第１の排出ポート４８は、潤滑剤の通過を可能にするためにギアボックスハウジング４４上の任意の適切な位置に配置されてもよい。例えば、図３〜図５および図８に概略的に示すように、第１の排出ポート４８は、ギアボックスハウジング４４の下半分に形成されてもよい。より具体的には、図３〜図５に示すように、第１の排出ポート４８は、ギアボックスハウジング４４の底部に配置されている。あるいは、図８に示すように、第１の排出ポート４８は、ギアボックスハウジング４４の側壁に配置されている。
【００２９】
さらに、本明細書に記載の第１の排出ポート４８は、ポートが所望通りに動作することを可能にする任意の適切な弁および／または静水圧ループを含み得る。例えば、図６に示すように、第１の排出ポート４８は電気作動式弁５８に対応する。したがって、図示のように、電気作動式弁５８は、コントローラ６４が必要に応じて弁を開閉できるように、コントローラ６４に通信可能に結合されてもよい。あるいは、図７に示すように、第１の排出ポート４８は油圧作動式弁６０に対応してもよい。油圧作動式弁６０はまた、任意選択的に、コントローラ６４に通信可能に結合されてもよい。なおさらなる実施形態では、図８に示すように、第１の排出ポート４８は静水圧ループ６２に対応してもよい。例えば、図示のように、静水圧ループ６２は、潤滑剤圧力が低下した後、潤滑剤４６が第１の排出ポート４８から流出できる前に、潤滑剤４６が所定の閾値７２を超えて上昇することを必要とする。
【００３０】
さらなる実施形態では、ギアボックスアセンブリ４０はまた、例えばギアボックスハウジング４４に出入りするのに必要な潤滑剤４６の量に基づいて、複数の排出ポートを含み得る。さらに、特定の実施形態では、ギアボックスアセンブリ４０は、潤滑剤４６のプールの上方でギアボックスハウジング４４に形成された１つまたは複数のバイパス排出ポート７０を含むことができる。したがって、風車状態中にオイルポンプが少量を流す場合には、バイパス排出ポート７０は必要な潤滑剤プールレベル７２の上方に配置することができる。このような位置決めにより、過剰な潤滑剤４６が閉鎖ポート４８を迂回することを可能にし、風車状態飛行中にギアボックスハウジング４４が完全に充填されるのを防ぐことができる。本明細書に記載の静水圧ループ６２の選択肢は、別個のバイパスラインを必要としないであろう。
【００３１】
ここで図１０を参照すると、航空機エンジン１０のギアボックスアセンブリ４０を潤滑する方法１００の一実施形態の流れ図が例示されている。１０２に示すように、方法１００は、１つまたは複数のセンサを介してギアボックスアセンブリ４０の潤滑剤圧力を監視することを含む。１０４に示すように、方法１００は、潤滑剤圧力レベルが所定の閾値を上回っているかどうかを判定する。そうであれば、エンジンが標準動作に従って動作している可能性が高いことを意味し、１０６に示すように、方法１００は、潤滑剤４６のギアボックスハウジング４４からの流出を可能にするためにギアボックスハウジング４４の排出ポート４８を開位置に維持することを含む。潤滑剤圧力が所定の閾値を下回っている場合には、１０８に示すように、方法１００は、潤滑剤４６の少なくとも一部をギアボックスハウジング４４内に閉じ込めるために排出ポート４８を開位置から閉位置に変更することを含む。このように、閉じ込められた潤滑剤４６は、潤滑剤圧力の低下中にギアトレインアセンブリ５０に受動的潤滑を提供する。
【００３２】
さらに、矢印１１０で示すように、方法１００は、潤滑剤圧力が所定の閾値を下回った後にギアボックスアセンブリ４０の潤滑剤圧力を監視し、潤滑剤圧力が所定の閾値を超えて増加する場合には排出ポート４８を再び開くことを含み得る。
【００３３】
ここで図１１を参照すると、航空機エンジン１０のギアボックスアセンブリ４０を潤滑する方法２００の別の実施形態の流れ図が示されている。２０２に示すように、方法２００は、航空機エンジン１０の正常動作中に、ギアボックスハウジング４４からの潤滑剤の流出を可能にするためにギアボックスハウジング４４の排出ポート４８を開位置に維持することを含む。２０４に示すように、方法２００は、飛行中停止の発生直後に、潤滑剤４６の少なくとも一部をギアボックスハウジング４４内に閉じ込めるために排出ポート４８を閉位置に変更することを含む。
【００３４】
本明細書は、最良の形態を含めて、本発明を開示するために実施例を用いており、また、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含めて、いかなる当業者も本発明を実施することが可能となるよう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、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的な差異を有さない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図している。
【００３５】
［実施態様１］
航空機で使用されるガスタービンエンジン（１０）用のギアボックスアセンブリ（４０）であって、前記ギアボックスアセンブリ（４０）は、
ギアボックスハウジング（４４）と、
前記ギアボックスハウジング（４４）内に収容されたギアトレインアセンブリ（５０）と、
前記ギアトレインアセンブリ（５０）を潤滑するための前記ギアボックスハウジング（４４）内の潤滑剤（４６）と、
前記ギアボックスハウジング（４４）内に形成された第１の排出ポート（４８）であって、前記第１の排出ポート（４８）は開位置と閉位置との間で可変であり、前記第１の排出ポート（４８）は前記ガスタービンエンジン（１０）の正常動作中に前記潤滑剤（４６）の前記ギアボックスハウジング（４４）からの流出を可能にするために前記開位置に留まる、第１の排出ポート（４８）と
を含み、
潤滑剤圧力の低下が発生すると、前記第１の排出ポート（４８）は、前記潤滑剤（４６）の少なくとも一部を前記ギアボックスハウジング（４４）内に閉じ込めるために前記閉位置に変更され、前記閉じ込められた潤滑剤（４６）は、前記潤滑剤圧力の低下中に前記ギアトレインアセンブリ（５０）に受動的潤滑を提供する、ギアボックスアセンブリ（４０）。
【００３６】
［実施態様２］
前記潤滑剤圧力の低下の発生が飛行中停止を含む、実施態様１に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【００３７】
［実施態様３］
前記第１の排出ポート（４８）が電気作動式弁（５８）、油圧作動式弁（６０）、または静水圧ループ（６２）のうちの１つを含み、前記静水圧ループ（６２）は、前記潤滑剤圧力の低下および／または排出吸引の後、前記潤滑剤（４６）を前記第１の排出ポート（４８）から流出させることができる前に、前記潤滑剤（４６）を所定の閾値（７２）を超えるまで上昇させる必要がある、実施態様１に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【００３８】
［実施態様４］
前記ギアボックスアセンブリ（４０）の動作を制御するように構成されたコントローラ（６４）をさらに備え、前記コントローラ（６４）が前記第１の排出ポート（４８）に通信可能に結合されている、実施態様３に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【００３９】
［実施態様５］
前記コントローラ（６４）が、１つまたは複数のセンサ（６６，６８）を介して前記ガスタービンエンジン（１０）の動作状態を表す信号を受信し、前記動作状態に基づいて前記第１の排出ポート（４８）の位置を判定するように構成されている、実施態様４に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【００４０】
［実施態様６］
前記動作状態が正常であれば、前記コントローラ（６４）は、前記ギアボックスハウジング（４４）からの前記潤滑剤（４６）の流出を可能にするために前記第１の排出ポート（４８）を前記開位置に維持し、前記動作状態が潤滑剤圧力の低下を示す場合には、前記コントローラ（６４）は、前記潤滑剤（４６）の少なくとも一部を前記ギアボックスハウジング（４４）内に閉じ込めるために前記閉位置に移動させるように前記第１の排出ポート（４８）に信号を送る、実施態様５に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【００４１】
［実施態様７］
前記ギアトレインアセンブリ（５０）は遊星構成または星型構成のうちの少なくとも１つを含み、前記遊星構成がサンギア（５２）と、複数の遊星ギア（５４）と、前記複数の遊星ギア（５４）を取り囲むリングギア（５６）とを含む、実施態様１に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【００４２】
［実施態様８］
前記ギアボックスハウジング（４４）は、前記潤滑剤圧力の低下中に前記リングギア（５６）のギア歯の少なくとも一部と接触する潤滑剤（４６）のプールを作る前記リングギア（５６）下の所定の容積を備える、実施態様７に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【００４３】
［実施態様９］
前記リングギア（５６）は、前記潤滑剤圧力の低下中に潤滑剤（４６）を収集する１つまたは複数のくぼみ（５７）をその外面にさらに備える、実施態様７に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【００４４】
［実施態様１０］
前記潤滑剤（４６）のプールの上方で前記ギアボックスハウジング（４４）内に形成されたバイパス排出ポート（７０）をさらに備える、実施態様８に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【００４５】
［実施態様１１］
前記コントローラ（６４）は、潤滑剤圧力の低下後に前記ギアボックスハウジング（４４）内に残っている潤滑剤（４６）の量を判定するようにさらに構成されている、実施態様１に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【００４６】
［実施態様１２］
前記量に基づいて必要に応じて、前記潤滑剤圧力の低下中に前記第１の排出ポート（４８）が前記閉位置に変更された後、前記ギアボックスハウジング（４４）内に流出するように構成された追加の潤滑剤リザーバ（７４）をさらに含む、実施態様１１に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【００４７】
［実施態様１３］
前記第１の排出ポート（４８）は、潤滑剤圧力の低下後に前記ギアボックスハウジング（４４）内に残っている潤滑剤（４６）の量を調整するようにさらに構成されている、実施態様１１に記載のギアボックスアセンブリ（４０）。
【００４８】
［実施態様１４］
航空機エンジン（１０）のギアボックスアセンブリ（４０）を潤滑する方法（１００）であって、前記ギアボックスアセンブリ（４０）はギアボックスハウジング（４４）内に収容されたギアトレインアセンブリ（５０）を有し、前記方法（１００）は、
１つまたは複数のセンサ（６６，６８）を介して前記ギアボックスアセンブリ（４０）の潤滑剤圧力を監視するステップと、
前記潤滑剤圧力が所定の閾値（７２）を超えている場合に、前記ギアボックスハウジング（４４）からの潤滑剤（４６）の流出を可能にするために前記ギアボックスハウジング（４４）の排出ポート（４８）を開位置に維持するステップと、
前記潤滑剤圧力が前記所定の閾値（７２）を下回っている場合に、前記潤滑剤（４６）の少なくとも一部を前記ギアボックスハウジング（４４）内に閉じ込めるために前記排出ポート（４８）を前記開位置から閉位置に変更するステップであって、前記閉じ込められた潤滑剤（４６）が前記潤滑剤圧力の低下中に前記ギアトレインアセンブリ（５０）に受動的潤滑を提供する、ステップと
を含む、方法（１００）。
【００４９】
［実施態様１５］
前記潤滑剤（４６）のプールの上方の前記ギアボックスハウジング（４４）内にバイパス排出ポート（７０）を設けるステップをさらに含む、実施態様１４に記載の方法（１００）。
【００５０】
［実施態様１６］
前記潤滑剤圧力が前記所定の閾値（７２）を下回った後に前記ギアボックスハウジング（４４）内に残っている潤滑剤（４６）の量を判定するステップをさらに含む、実施態様１４に記載の方法（１００）。
【００５１】
［実施態様１７］
前記量に基づいて追加の潤滑剤リザーバ（７４）が必要かどうかを判定するステップであって、前記追加の潤滑剤リザーバ（７４）は、前記潤滑剤圧力の低下中に前記第１の排出ポート（４８）が前記閉位置に変更された後に前記ギアボックスハウジング（４４）内に流出するように構成される、ステップと、必要であれば、前記量に基づいて追加の潤滑剤リザーバ（７４）の大きさを決めるステップとをさらに含む、実施態様１６に記載の方法（１００）。
【００５２】
［実施態様１８］
前記潤滑剤圧力が前記所定の閾値（７２）を下回った後に、前記ギアボックスハウジング（４４）内に残っている潤滑剤（４６）の量を調整するステップをさらに含む、実施態様１７に記載の方法（１００）。
【００５３】
［実施態様１９］
前記潤滑剤圧力が前記所定の閾値（７２）を下回った後に前記ギアボックスアセンブリ（４０）の前記潤滑剤圧力を監視するステップと、前記潤滑剤圧力が前記所定の閾値を超えて増加する場合には前記排出ポート（４８）を再び開くステップとをさらに含む、実施態様１４に記載の方法（１００）。
【００５４】
［実施態様２０］
航空機エンジン（１０）のギアボックスアセンブリ（４０）を潤滑する方法（２００）であって、前記ギアボックスアセンブリ（４０）はギアボックスハウジング（４４）内に収容されたギアトレインアセンブリ（５０）を有し、前記方法（２００）は、
前記航空機エンジン（１０）の正常動作中に、前記ギアボックスハウジング（４４）からの潤滑剤（４６）の流出を可能にするために前記ギアボックスハウジング（４４）の排出ポート（４８）を開位置に維持するステップと、
飛行中停止が発生した直後に、前記潤滑剤（４６）の少なくとも一部を前記ギアボックスハウジング（４４）内に閉じ込めるために前記排出ポート（４８）を閉位置に変更するステップであって、前記閉じ込められた潤滑剤（４６）が飛行中停止の間に風車状態を介して前記ギアトレインアセンブリ（５０）に受動的潤滑を提供する、ステップと
を含む、方法（２００）。
【符号の説明】
【００５５】
１０  ガスタービンエンジン、航空機エンジン
１２  軸方向中心線軸
１４  ファンまたはプロペラアセンブリ
１５  ファンロータ
２０  エンジンコア
２１  圧縮機セクション
２２  低圧圧縮機（ＬＰＣ）
２４  高圧圧縮機（ＨＰＣ）
２６  燃焼セクション
２８  高圧タービン（ＨＰＴ）
３０  低圧タービン（ＬＰＴ）
３１  タービンセクション
３２  ロータ
３３  ディスク
３５  シャフト
３６  翼形部
４０  ギアボックスアセンブリ
４２  プロペラブレード
４４  ギアボックスハウジング
４６  潤滑剤
４８  第１の排出ポート、閉鎖ポート
５０  ギアトレインアセンブリ
５２  サンギア
５４  遊星ギア
５６  リングギア
５７  くぼみ
５８  電気作動式弁
６０  油圧作動式弁
６２  静水圧ループ
６４  コントローラ
６６  センサ
６８  センサ
７０  バイパス排出ポート
７２  閾値、潤滑剤プールレベル
７４  潤滑剤リザーバ
８０  入口
８２  結合シャフト
８４  第１の端部
８６  第２の端部
９１  空気
９２  空気
９３  圧縮空気
９４  燃焼ガス
９５  シャフトアセンブリ
９８  後端部
９９  前端部
１００  方法
２００  方法
Ａ  軸方向
Ｒ  半径方向
【図１】
2019163763.tif 000003
【図２】
2019163763.tif 000004
【図３】
2019163763.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019163763.tif 000007
【図６】
2019163763.tif 000008
【図７】
2019163763.tif 000009
【図８】
2019163763.tif 000010
【図９】
2019163763.tif 000011
【図１０】
2019163763.tif 000012
【図１１】
2019163763.tif 000013
【外国語明細書】
2019163763000001.pdf