(57)【要約】【課題】独自のパワーオフテイクシャフトおよびギアシステムを有するターボファンガスタービンエンジンの提供。【解決手段】２つのパワーオフテイクが提供され、各々は、低圧スプールおよび高圧スプールのためのものである。これらのパワーオフテイクは、低圧シャフトと高圧シャフトとの間で、ターボファンエンジンのコア流路と交差して、ターボファンのファンフレームまで延在する。駆動ギアが、高圧シャフトの前方端部に近くに設けられ、別の駆動ギアが、高圧シャフトのための駆動ギアの近傍の、低圧シャフト上に設けられる。両方のギアは、ガスタービンエンジンのサンプ内に配置される。パワーオフテイクシャフトは、駆動ギアに連結される。２つの動力デバイスは、パワーオフテイクシャフトに連結され、ファンフレーム内に配置される。動力デバイスは、発電装置またはモータであってもよい。【選択図】図２
2013515914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
第２の環状流路の径方向内側に配置される第１の環状流路と、少なくとも２つのスプールシャフトと、を有するガスタービンエンジンと、
前記ガスタービンエンジンの前記第１の環状流路と交差して延在し、前記スプールシャフトの少なくとも１つに回転可能に連結される、少なくとも２つの回転可能シャフトと、
前記少なくとも２つの回転可能シャフトのうちの１つとの間で動力を伝達する複数の動力デバイスであって、前記第１の環状流路と前記第２の環状流路との間に配置される、複数の動力デバイスと
を備えた装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記少なくとも２つのスプールシャフトは、第１の圧力スプールシャフトと、第２の圧力スプールシャフトとを含み、
前記少なくとも２つのシャフトのうちの１つは、前記第１の圧力スプールシャフトによって駆動され、
前記少なくとも２つのシャフトのうちの他の１つは、前記第２の圧力スプールシャフトによって駆動される
装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記少なくとも２つの回転可能シャフトは、円周方向に互いにオフセットされ、
前記装置は、前記少なくとも２つの回転可能シャフトのうちの他の１つとの間で動力を伝達する第２の動力デバイスをさらに備えた
装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、
前記ガスタービンエンジンの前記第１の環状流路および前記第２の環状流路のうちの、少なくとも１つから、前記少なくとも２つの回転可能シャフトの各々を仕切るためのストラットをさらに備え、
前記第２の動力デバイスは、複数の動力デバイスを有する
装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記複数の動力デバイスは、前記ガスタービンエンジンのファンフレーム内に配置される
装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、
前記複数の動力デバイスのうちの１つは、発電機またはモータであってもよい
装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、
前記ガスタービンエンジンのサンプエリアをさらに有し、
前記少なくとも２つの回転可能シャフトは、前記サンプエリア内で前記少なくとも２つのスプールシャフトと連結する
装置。
【請求項８】
請求項５に記載の装置であって、
前記少なくとも２つの回転可能シャフトは、前記ファンフレーム内で終端する
装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、
前記少なくとも２つの回転可能シャフトは、パワーオフテイクシャフトである
装置。
【請求項１０】
装置であって、
第１のスプールの第１のシャフトと、第２のスプールの第２のシャフトとを有し、さらに、第２の流路の径方向内側にある第１の流路を有する、ガスタービンエンジンと、
前記ガスタービンエンジンの前記第１の流路と交差して延在するように方向付けされ、前記第１のシャフトに動作可能に連結される第１のパワーシャフトと、
前記第１のパワーシャフトに回転可能に連結される第１の動力デバイスと、
前記ガスタービンエンジンの前記第１の流路と交差して延在するように方向付けされ、前記第２のシャフトに動作可能に連結される第２のパワーシャフトと、
前記第２のパワーシャフトに連結される複数の動力デバイスと
を備えた装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、
前記第１のシャフトは、比較的低圧のスプールシャフトであり、
前記第２のシャフトは、比較的高圧のスプールシャフトであり、
前記第１の動力デバイスは、前記第１の流路と前記第２の流路との間に位置する
装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置であって、
ファンフレームストラットをさらに備え、
前記第１のパワーシャフトおよび前記第２のパワーシャフトは、前記ストラット内に位置し、
前記複数の動力デバイスは、前記第２の流路の径方向内側に位置する
装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、
前記ストラットは、円周方向に互いに位置を変えて配置され、
前記複数の動力デバイスは、マルチパッドアクセサリマウントを介して、前記第２のパワーシャフトに連結される
装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の装置であって、
前記第１のパワーシャフトおよび第２のパワーシャフトを、それぞれ前記第１および第２のシャフトに連結するためのベベル歯車装置構成をさらに備えた
装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の装置であって、
前記第１の流路および第２の流路は、少なくとも部分的に、前記ガスタービンエンジンのファンフレームによって形成される
装置。
【請求項１６】
請求項１０に記載の装置であって、
前記第２の動力デバイスは、前記第１の流路の径方向外側に配置される
装置。
【請求項１７】
方法であって、
圧縮機を用いて動作流体を圧縮して、タービンから動力を取り出すように、ガスタービンエンジンを作動させる工程と、
第１の流路および第２の流路を通るように前記動作流体を流す工程と、
前記圧縮機との間で回転によって伝達を行うエンジンスプールシャフトと、前記第１の流路および第２の流路の間に配置される第１の動力デバイスと、の間で動力を伝達する工程と、
前記第１の流路を交差して延在し、複数の動力デバイスとの間で動力伝達を行うパワーシャフトを回転させる工程と
を備えた方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記エンジンスプールシャフトから前記第１の動力デバイスに動力を供給する工程をさらに備えた
方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法であって、
前記複数の動力デバイスは、前記第１の流路の径方向外側に位置する
方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
前記複数の動力デバイスは、前記第２の流路の径方向内側に位置する
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してガスタービンエンジン動力システムに関し、限定しないが、より詳細には、パワーオフテイク（ｐｏｗｅｒ  ｏｆｆ−ｔａｋｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンのスプールシャフトへの動力の伝達およびガスタービンエンジンのスプールシャフトからの動力の伝達は、依然として関心をもたれる分野である。残念ながら、いくつかの既存のシステムは、特定の用途に関して種々の短所を有する。したがって、この分野の技術においてさらなる助力が依然として必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本出願は、２００９年１２月２９日に出願された米国仮特許出願６１／２９０，７２６号の優先権を主張するものであり、これは参照により本明細書に組み込まれる。
本発明の一実施形態は、パワーオフテイクデバイスのための独自のギア機構を有するガスタービンエンジンである。別の実施形態には、パワーオフテイク構成のための装置、システム、デバイス、ハードウェア、方法、および、それらの組み合わせが含まれる。本明細書、および、本明細書と共に提供される図面により、本出願のさらなる実施形態、形態、特徴、態様、利益および利点が明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本出願の一実施形態を理解することができるガスタービンエンジンを示す図である。
【図２】本出願の一実施形態を有するガスタービンエンジンを示す図である。
【図３】本出願の一実施形態を有するガスタービンエンジンを示す図である。
【図４】本出願の特定の態様を示す図である。
【図５】本出願の特定の態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本発明の原理を理解するのを促進するために、次に、図面に示される実施形態を参照し、また、これらの実施形態を説明するために具体的な用語を使用する。しかし、それにより発明の範囲が限定されないことが意図されることを理解されたい。説明される実施形態のいかなる変更形態およびさらなる変形形態、ならびに、本明細書で説明される本発明の原理のいかなる別の用途も、本発明が関係する当業者が通常思い付くものとして考えられる。
【０００６】
図１を参照すると、ガスタービンエンジン５０が、ファン５１と、圧縮機５２と、燃焼器５４と、タービン５６とを有して示されており、これらは航空機の動力装置（ａｉｒｃｒａｆｔ  ｐｏｗｅｒ  ｐｌａｎｔ）として一体に使用され得る。この例示の実施形態は、ターボファンエンジンに関連して描かれているが、本出願の特定の態様は、非限定的な例を３つのみ明記すると、ターボジェット、ターボシャフトまたはターボプロップなどの別のタイプのガスタービンエンジンにおいても適用され得る。空気流５８がガスタービンエンジンに入り、圧縮機５２によって圧縮され、その後、燃焼器５４に入り、そこで、空気流５８は燃料と混合されて燃焼され、その後、タービン５６によって膨張される。回転軸系６０がタービン５６を圧縮機５２に接続しており、これらの２つの間で動力を伝達する働きをする。回転軸系６０は、比較的低圧のシャフト６０ａと、比較的高圧のシャフト６０ｂとを含む。これらは、後でより詳細に説明する。別の実施形態では、軸系６０は、違う数のシャフトを含んでもよい。非限定的な例を１つのみ明記すると、別の実施形態では、軸系６０が３つ以上のシャフトを含むように、追加の回転軸系が含まれ得る。便宜上、以下では、比較的低圧のシャフト６０ａを低圧シャフト６０ａと呼ぶが、この比較的低圧のシャフト６０ａを、任意の所与の実施形態のガスタービンエンジン５０のうちの最も低圧のシャフトであることに限定することは意図されない。さらに、便宜上、以下では、比較的高圧のシャフト６０ｂを高圧シャフト６０ｂと呼ぶが、この比較的高圧のシャフト６０ｂを、任意の所与の実施形態のガスタービンエンジン５０のうちの最も高圧のシャフトであることに限定することは意図されない。また、本出願を通して使用される「低い（ｌｏｗ）」および「高い（ｈｉｇｈ）」という用語は、比較的低圧の構成要素および／または部位、ならびに、比較的高圧の構成要素および／または部位を指定するのに使用される。これらの用語は、最も低圧または最も高圧の構成要素および／または部位を示すことに限定されず、これらの指定は、いくつかの実施形態において使用され得る。例示の実施形態は、軸流ガスタービンエンジンを描いているが、いくつかの代替の実施形態において、遠心圧縮機および／または遠心タービンが組み込まれてもよい。
【０００７】
本明細書で使用される場合、「航空機（ａｉｒｃｒａｆｔ）」という用語には、飛行機、無人宇宙船、固定翼機、可変翼機（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｗｉｎｇ  ｖｅｈｉｃｌｅ）、回転翼機、および、ホバークラフトなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。また、本発明は、例えば、工業用途、発電、ポンピングセット、船舶推進（ｎａｖａｌ  ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ）、および、当業者に知られている別の用途などの、航空機に結びつかない可能性がある別の用途で使用されることも考えられる。
【０００８】
圧縮機５２は、低圧圧縮機５２ａおよび高圧圧縮機５２ｂを含み、これらの各々は、低圧シャフト６０ａおよび高圧シャフト６０ｂとして示される、対応するシャフトに接続される。低圧シャフト６０ａおよび高圧シャフト６０ｂは、いずれもスプールシャフトとして称されることがある。詳細には、低圧圧縮機５２ａは、低圧シャフト６０ａに接続され、高圧圧縮機５２ｂは、高圧シャフト６０ｂに接続される。
【０００９】
タービン５６は、低圧タービン５６ａおよび高圧タービン５６ｂを含み、これらの各々は、低圧シャフト６０ａおよび高圧シャフト６０ｂとして示される、対応するシャフトに接続される。低圧タービン５６ａおよび高圧タービン５６ｂは、対応する低圧圧縮機５２ａおよび高圧圧縮機５２ｂとそれぞれ同じ速度で回転する。しかし、別の実施形態では、タービンと、対応する圧縮機との間で、回転速度を可変にするための機構が、ガスタービンエンジン５０に組み込まれてもよい。例えば、タービンと、それが接続される任意の別のデバイスとの間で、回転速度を可変にするために、歯車装置が追加され得る。
【００１０】
低圧シャフト６０ａおよび高圧シャフト６０ｂは、高速で回転することができる細長いシャフトである。シャフト６０ａおよび６０ｂは、１つの一体形成物として構成されてよく、または、結合して一体形成物になる、多数の分離した部品を有してもよい。いくつかの実施形態では、シャフトのうちの１つまたは複数は、中実であってもよい。
【００１１】
低圧シャフト６０ａは、高圧シャフト６０ｂの内部空間内に同軸に受け入れられる。理解されるであろうが、高圧シャフト６０ｂは、燃焼器に最も接近して位置する高圧スプール部品に接続される。このため、高圧シャフト６０ｂの長さは、燃焼器からより離れて位置する低圧スプール部品に接続される低圧シャフト６０ａの長さより短い。したがって、低圧シャフト６０ａは、高圧シャフト６０ｂと比較して、より前方、および、より後方に延在する。本明細書で使用される「前方」という用語は、燃焼器の、圧縮機およびファンの側に位置するガスタービンエンジンの場所または領域のいずれかを意味し、つまり、この用語は、ガスタービンエンジンの、概してタービンから圧縮機側に進む方向または経路を意味する。同様に、「後方」という用語は、圧縮機の、タービン側の場所または領域のいずれか、つまり、圧縮機またはファンの側からタービン側への方向または経路を意味する。したがって、理解されるであろうが、低圧シャフト６０ａの一部分は、高圧シャフト６０ｂの中に位置し、低圧シャフト６０ａの一部分は、露出される。
【００１２】
低圧シャフト６０ａは、前方端部６１ａおよび後方端部６１ｂを含む。同様に、高圧シャフト６０ｂは、前方端部６３ａおよび後方端部６３ｂを含む。したがって、高圧シャフトの前方端部６３ａと比較して、より前方に延在する低圧シャフト６０ａの部分は露出される。本明細書で使用される「露出」という用語は、相対的な用語であり、低圧シャフト６０ａのその部分が環境または別の空間に対して開放しているか否かに関係なく、高圧シャフト６０ｂの内部空洞内で回転しない、低圧シャフト６０ａの部分を意味する。
【００１３】
例示の実施形態のガスタービンエンジンは、２つの分離したエンジンスプールを含む。このスプールとの用語は、圧縮機部位と、シャフトと、タービン部位との組み合わせを示すのに使用される場合がある。しかし、いくつかの用途では、スプールは、いくつかのターボシャフトエンジンの場合のように、対応する圧縮機を含まない可能性がある。いくつかの非限定的な実施形態では、これらのスプールは、高圧（ＨＰ）スプールおよび低圧（ＬＰ）スプールと称されてよく、通常、異なる速度で自由に回転することができる。ＨＰスプールは、高圧圧縮機と、高圧シャフトと、高圧タービンとを含み、これらは、それぞれ、ＨＰ圧縮機、ＨＰシャフトおよびＨＰタービンとして示される場合がある。同様に、ＬＰスプールは、ファンと、低圧圧縮機と、低圧シャフトと、低圧タービンとを含み、これらは、それぞれ、ＬＰ圧縮機、ＬＰシャフトおよびＬＰタービンとして示される場合がある。しかし、いくつかの実施形態は、低圧の圧縮機部位を有さないターボファンエンジンの場合のように、対応する圧縮機を有さない低圧スプールを含むことができる。さらに、いくつかの実施形態は、ファンを有さない低圧スプールを含むことができる。さらに別の実施形態では、ガスタービンエンジンは、非限定的な例を１つのみ明記すると、中間スプールなどの、例示の実施形態で描かれるスプール以外の追加のスプールを含むことができる。
【００１４】
ファンフレーム６６は、例示の実施形態に描かれるターボファンエンジンの場合のように、ガスタービンエンジン５０内に配置され、流れを、コア流路６２とバイパス流路６４とに分岐するのに使用される。いくつかの実施形態では、ファンフレーム６６は、２つより多い流路を形成するように構成され得る。例えば、非限定的な例を１つのみ明記すると、ファンフレーム６６は、流れを３つに分岐するように構成されてもよい。これに加えて、および／または、これに代えて、流れを分離するのに別の構成が使用されてもよく、この構成は、ファンフレームと称される場合もあり、称されない場合もある。
【００１５】
次に図２および３を参照すると、本発明の一実施形態を有する、図１に描かれたガスタービンエンジン５０の部分的な断面図が示されている。パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂが、コア流路６２と交差して延在して示されており、これらは、ＬＰシャフト６０ａおよびＨＰシャフト６０ｂに動力を供給するのに、または、ＬＰシャフト６０ａおよびＨＰシャフト６０ｂから動力を取り出すのに、使用される。いくつかの実施形態では、パワーオフテイクシャフトは、タワーシャフトと称される。２つのみのパワーオフテイクシャフトが描かれているが、いくつかの実施形態は、任意の数のパワーオフテイクを含むことができる。パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂは、歯車装置７０ａおよび７０ｂをそれぞれ介して、ＬＰシャフト６０ａおよびＨＰシャフト６０ｂに連結される。動力デバイス（Ｐｏｗｅｒ  ｄｅｖｉｃｅ）７２ａおよび７２ｂは、パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂの、対応するパワーオフテイクギア８２ａおよび８２ｂにそれぞれ連結され、ファンフレーム６６内に位置する。２つのみの動力デバイスが描かれているが、いくつかの実施形態は、任意の数の動力デバイスを含むことができる。パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂをＬＰシャフト６０ａおよびＨＰシャフト６０ｂに、さらには、動力デバイス７２ａおよび７２ｂに連結するのに、１つまたは複数のギアボックスが使用され得る。
【００１６】
パワーオフテイクシャフト６８ａは、ＬＰシャフト６０ａと共に回転して機械的動力を伝達するのを可能にする細長いシャフトである。パワーオフテイクシャフト６８ａは、軸方向応力、ねじり応力などの種々の応力に耐えるように構成されており、例示の実施形態では、中実のシャフトとして描かれている。しかし、別の実施形態は、中空のシャフト、または、部分的に中空のシャフトを使用することができる。パワーオフテイクシャフト６８ａは、低圧シャフト６０ａに対してある角度をなすように構成されるが、いくつかの実施形態では、シャフト６０ａの軸に沿って整合されてもよい。シャフト６０ａと同軸に整合することは、歯車装置または別の機械的デバイスによって達成され得る。さらに、パワーオフテイクシャフト６８ａは、共通のシャフトを形成するために機械的にまたは別の形で結合される、別個に製造される多数のシャフトから構成されてよい。あるいは、パワーオフテイクシャフト６８ａは、歯車装置を介して結合され、低圧シャフト６０ａに機械的動力を伝達することを可能にするための、および／または、低圧シャフト６０ａから機械的動力を伝達することを可能にするための、相互接続されたシャフトのネットワークを形成する、多数のシャフトから構成されてもよい。
【００１７】
パワーオフテイクシャフト６８ａと同様に、パワーオフテイクシャフト６８ｂは、ＨＰシャフト６０ｂと共に回転して機械的動力を伝達するのを可能にする細長いシャフトであってもよい。しかし、パワーオフテイクシャフト６８ｂは、パワーオフテイクシャフト６８ａと同じ寸法比または幾何形状を有する必要はない。パワーオフテイクシャフト６８ｂは、軸方向応力、および、ねじり応力などの種々の応力に耐えるように構成されており、例示の実施形態では、中実のシャフトとして描かれている。しかし、別の実施形態は、中空のシャフト、または、部分的に中空のシャフト６８ｂを使用することができる。パワーオフテイクシャフト６８ｂは、例示の実施形態では、高圧シャフト６０ｂに対してある角度をなすように構成されているが、いくつかの実施形態では、シャフト６０ｂの軸に沿って整合されてもよい。シャフト６０ａと同軸に整合することは、歯車装置または別の機械的デバイスによって達成され得る。さらに、パワーオフテイクシャフト６８ｂは、共通のシャフトを形成するために機械的にまたは別の形で結合される、別個に製造される多数のシャフトから構成されてよい。あるいは、パワーオフテイクシャフト６８ｂは、歯車装置を介して結合され、低圧シャフト６０ａに機械的動力を伝達することを可能にするための、および／または、低圧シャフト６０ａから機械的動力を伝達することを可能にするための、相互接続されたシャフトのネットワークを形成する、多数のシャフトから構成されてもよい。
【００１８】
パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂは共に、ファンフレーム６６と、ＬＰシャフト６０ａおよびＨＰシャフト６０ｂとの間を延在する。いくつかの実施形態では、後でさらに説明するように、パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂは、ファンフレームを越えて延在してよく、場合によっては、ガスタービンエンジン５０のエンジンケースの外部領域に達してもよい。
【００１９】
ガスタービンエンジン内では、パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂは、軸方向および円周方向に互いに位置を変えて配置される。しかし、いくつかの実施形態では、同じ軸方向平面、かつ、異なる円周方向位置で、パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂを方向付けることが可能であり、または、同じ円周方向位置、かつ、異なる軸方向平面で、シャフト６８ａおよび６８ｂを方向付けることも可能である。このような方向付けは、シャフト６８ａおよび６８ｂの配置を単純に変えることにより、および／または、非限定的な例を１つのみ明記すると、歯車装置などの機械的デバイスを使用することにより、得られる。
【００２０】
パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂと、ＬＰシャフト６０ａおよびＨＰシャフト６０ｂとをそれぞれ連結するために、歯車装置７０ａおよび７０ｂが設けられる。歯車装置７０ａおよび７０ｂは、筐体内に収容されてよく、また、ギアボックスと称されてよく、例示の実施形態で描かれる歯車装置より多くの歯車装置、および／または、例示の実施形態で描かれるシャフト以外の追加のシャフトを含んでいてもよい。非限定的な一実施形態では、軸系に連結される任意の特定の動力デバイスの速度を設定するために、複数のレイシャフト（副軸）が使用され得る。非限定的な例を２つのみ明記すると、シャフトの相対的な向きを変更するために、または、減速ギアとほぼ同様にギア比を変更するために、別のギア、および／または、ギアボックスが使用され得る。歯車装置７０ａおよび７０ｂは例示の実施形態では、ベベルギア（かさ歯車）として示されているが、別の実施形態では、別のタイプのギアであってもよい。例えば、ベベル歯車装置は、非限定的な例を２つのみ明記すると、スパーギア（平歯車）またはクラウンギアに置き換えられてもよい。いくつかの用途では、パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂをＬＰシャフト６０ａおよびＨＰシャフト６０ｂに選択的にそれぞれ連結するために、クラッチが使用され得る。例えば、このような用途では、湿式クラッチが使用され得る。
【００２１】
いくつかの実施形態では、歯車装置７０ａおよび７０ｂは、ＨＰシャフト６０ｂの前方端部の近くのガスタービンエンジンのサンプ内に位置してもよい。これらの実施形態では、歯車装置７０ｂは、ＨＰシャフト６０ｂの前方端部のところにあってもよく、歯車装置７０ａは、ＬＰシャフト６０ａの露出部分の後方端部のところにあってもよい。このようにして、歯車装置７０ａおよび７０ｂは、互いに近接する。しかし、いくつかの実施形態では、歯車装置７０ａおよび７０ｂは、共通のサンプエリアにある必要はない。さらに、歯車装置７０ａおよび７０ｂは、互いに近傍に位置する必要もない。
【００２２】
歯車装置７０ａは、低圧駆動ギア７４ａおよび低圧被動ギア７６ａを含む。本明細書で使用される「駆動」または「被動」という用語は、任意のタイプのギアに関連して使用される場合、そのギアが、常に「駆動」力または「駆動」トルクを供給するのに使用されること、あるいは、常に別のギアによって「被動」されることを示唆する意味ではない。パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂがＬＰシャフト６０ａまたはＨＰシャフト６０ｂのいずれかから動力を取り出すのに使用され得ること、または、それがシャフト６０ａおよび６０ｂに動力を供給するのに使用され得ることを理解されたい。したがって、「駆動」および「被動」という用語は、それらの機能に関して厳密な意味を有さず、むしろ、説明および理解を容易にするために、１つのギアを別の１つのギアから区別するのに使用される。低圧駆動ギア７４ａは、ＬＰシャフト６０ａに連結されて、それと共に回転する。しかし、低圧被動ギア７６ａは、パワーオフテイクシャフト６８ａに連結されて、それと共に回転する。低圧駆動ギア７４ａのギア歯は、低圧シャフト６０ａまたはパワーオフテイクシャフト６８ａのいずれか一方が回転することにより、他方も回転するように、低圧被動ギア７６ａの歯と相互作用する。
【００２３】
歯車装置７０ｂは、高圧駆動ギア７４ｂおよび高圧被動ギア７６ｂを含む。高圧駆動ギア７４ｂは、ＨＰシャフト６０ｂに連結されて、それと共に回転する。しかし、高圧被動ギア７６ｂは、パワーオフテイクシャフト６８ｂに連結されて、それと共に回転する。高圧駆動ギア７４ｂのギア歯は、高圧シャフト６０ｂまたはパワーオフテイクシャフト６８ｂのいずれか一方が回転することにより、他方も回転するように、高圧被動ギア７６ｂの歯と相互作用する。
【００２４】
動力デバイス７２ａおよび７２ｂは、ファンフレーム６６内に配置され、電力をパワーオフテイクシャフト６８の機械的回転力に変換する、あるいは、パワーオフテイクシャフト６８の機械的回転力を電力に変換する、任意のタイプの電気デバイスであってもよい。例えば、非限定的な例を１つのみ明記すると、動力デバイス７２ｂは、エンジンの始動を補助するのに有用である電気始動機、または、発電機であってもよい。また、動力デバイス７２ｂは、エンジンオイルポンプおよび燃料ポンプ計量ユニット（ｆｕｅｌ  ｐｕｍｐ  ｍｅｔｅｒｉｎｇ  ｕｎｉｔ（ＦＰＭＵ））であってもよい。別の例では、動力デバイス７２ａは、特注の液圧ポンプ）、および、永久磁石交流発電機（ＰＭＡ）、または、発電機とされるかもしれない。別の例では、動力デバイス７２ａおよび７２ｂのいずれかまたは両方が発電機である場合、ＬＰシャフト６０ａとＨＰシャフト６０ｂとの間で動力の共有が行われ得る。動力デバイス７２ａおよび７２ｂは、ファンフレーム６６内に示されているが、別の実施形態は、これらの動力デバイスを、別の箇所に配置することもできる。非限定的な例を２つのみ明記すると、別の箇所は、ファンフレームの外径、または、エンジンケースの外部を含めてもよい。
【００２５】
動力デバイス７２ａおよび７２ｂは、動力デバイスシャフト７８ａおよび７８ｂ、さらには、動力デバイスギア８０ａおよび８０ｂを含む。しかし、いくつかの実施形態では、動力デバイス７２ａおよび７２ｂは、動力デバイスシャフト７８ａ，７８ｂ、または、動力デバイスギア８０ａ，８０ｂのいずれも含まないかもしれない。代わりに、動力デバイス７２ａおよび７２ｂは、動力デバイスシャフト７８ａ，７８ｂおよび動力デバイスギア８０ａ，８０ｂを含むギアボックスに連結され得る。このようなギアボックスは、複数のレイシャフトを有することができる。いくつかの実施形態では、これに代えて、および／または、これに加えて、動力デバイス７２ａおよび７２ｂのいずれかもしくは両方、ならびに／または、任意の中間歯車装置もしくは中間ギアボックスを、パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂに選択的に連結するのに、クラッチが使用され得る。例えば、湿式クラッチ、または、別のタイプのクラッチ機構が使用され得る。
【００２６】
動力デバイスシャフト７８ａおよび７８ｂは、動力デバイス７２ａおよび７２ｂから延在し、ファンフレーム６６内に留まる。しかし、いくつかの実施形態では、動力デバイスシャフト７８ａおよび７８ｂは、ファンフレーム６６を越えて延在してもよい。そのような例では、パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂも、ファンフレームの外径まで延在してもよい。ガスタービンエンジン５０内に２つのシャフトのみが設けられる一例では、シャフト６８ａおよび６８ｂのうちの一方は、ファンフレーム内で終端していてもよく、他方は、それを越えて延在していてもよい。別の非限定的な例では、パワーオフテイクシャフトは、上で説明したように、複数の流路まで延在して、それらの流路の間で終端していてもよい。シャフト７８ａおよび７８ｂは、軸方向応力、ねじり応力などの種々の応力に耐えるように構成される。
【００２７】
動力デバイスギア８０ａおよび８０ｂは、動力デバイスシャフト７８ａおよび７８ｂに連結されて、それらと共に回転する。動力デバイスギア８０ａおよび８０ｂは、例示の実施形態では、ベベルギアとして示されているが、別の実施形態では、別のタイプのギアであってもよい。例えば、ベベル歯車装置は、非限定的な例を２つのみ明記すると、スパーギアまたはクラウンギアに置き換えられてもよい。
【００２８】
パワーオフテイクギア８２ａおよび８２ｂは、パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂに連結されて、それらと共に回転する。上述した別のギアと同様に、パワーオフテイクギア８２ａおよび８２ｂは、例示の実施形態では、ベベルギアとして示されているが、別の実施形態では、別のタイプのギアであってもよい。例えば、ベベル歯車装置は、非限定的な例を２つのみ明記すると、スパーギアまたはクラウンギアに置き換えられてもよい。
【００２９】
動力デバイスギア８０ａおよび８０ｂ、さらには、パワーオフテイクギア８２ａおよび８２ｂは、筐体内に収容されてもよく、また、ギアボックスと称されてもよく、例示の実施形態で描かれた歯車装置より多くの歯車装置、および／または、例示の実施形態で描かれたシャフト以外の追加のシャフトを含んでもよい。非限定的な一実施形態では、軸系に連結される任意の特定の動力デバイスの速度を設定するために、複数のレイシャフトが使用され得る。非限定的な例を２つのみ明記すると、シャフトの相対的な向きを変更するために、または、減速ギアとほぼ同様にギア比を変更するために、別のギアおよび／またはギアボックスが使用され得る。動力デバイスギア８０ａおよび８０ｂのギア歯は、パワーオフテイクシャフト６８ａ，６８ｂまたは動力デバイスシャフト７８ａ，７８ｂのいずれか一方が回転することにより、他方も回転するように、パワーオフテイクギア８２ａおよび８２ｂの歯と相互作用する。例示の実施形態は、ファンフレーム内に収容される、動力デバイスシャフト７８ａ，７８ｂ、パワーオフテイクギア８２ａ，８２ｂおよび動力デバイスギア８０ａ，８０ｂの組立体を描いているが、別の実施形態は、ファンフレーム６６の外径（ＯＤ）にこのような構造を含むこともできる。これに加えて、および／または、これに代えて、動力デバイス７２ａ，７２ｂとパワーオフテイクシャフト７８ａ，７８ｂとの間で動力を伝達するために、別の軸系および／または歯車装置構成が設けられてもよい。
【００３０】
次に図４を参照すると、図１〜３で上述した本出願の特定の態様の図が示されている。この図には、ＬＰシャフト６０ａおよびＨＰシャフト６０ｂのわずかな範囲の部位が示されており、それらは、ＬＰ駆動ギア７４ａおよびＨＰ駆動ギア７４ｂに連結されて示されている。ＬＰ被動ギア７６ａおよびＨＰ被動ギア７６ｂは、駆動ギア７４ａおよび７４ｂに連結される。パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂは、被動ギア７６ａおよび７６ｂから延在して示されている。動力デバイス７２ｂは、パワーオフテイクギア８２ｂに連結されて示されている。
【００３１】
次に図５を参照すると、一実施形態のガスタービンエンジン５０の一部分の図が示されている。この図にはまた、バイパス流路６４、コア流路６２、動力デバイス７２ａおよび７２ｂ、さらには、ストラット８４ａ，８４ｂ，８６が示されている。バイパス流路６４は、この図の環状部分の外側を通過しており、一方、コア流路６２は、内側を通過している。動力デバイス７２ａおよび７２ｂは、ファンフレーム６６内に配置されて描かれている。この図示される実施形態では、動力デバイス７２ａおよび７２ｂの各々は、複数の動力デバイスを有して描かれているが、別の実施形態では、動力デバイス７２ａおよび７２ｂのいずれか、または、両方は、単一の動力デバイスのみを有してもよい。この図に描かれる動力デバイスは、一実施形態のマルチパッドアクセサリマウントに共通して係合されている。理解されるであろうが、マルチパッドアクセサリマウントは、共通の駆動装置の、被動される複数の付属物を装着することを可能にする。図示される実施形態では、これらの付属物は、パワーオフテイクシャフトを用いて動力を受け、これに加えて、または、代えて、動力を伝達する。図示される実施形態は、マルチパッドアクセサリマウントに係合されたアクセサリの円周方向の分布を描いているが、別の実施形態は、種々の別の配置構成を含むことができる。動力デバイス７２ａは、この図の左側に特注の液圧ポンプ８８を含み、右側に特注の液圧ポンプ９０を含む。動力デバイス７２ａは、また、永久磁石交流発電機９１を含む。本明細書で示される「右」および「左」という用語は、便宜上使用されるものであり、ガスタービンエンジンに対する任意の特定の構成要素の位置、および／または、その設置を限定することを意図しない。動力デバイス７２ｂは、エンジンオイルポンプ９２、燃料ポンプ計量ユニット９４、および、電気始動機／発電機９６を含む。動力デバイス７２ａおよび７２ｂのいずれかで使用される特定の動力デバイスのいずれも、別の動力デバイスに置換され得る。したがって、図５に描かれる配置構成は、動力デバイス７２ａおよび７２ｂのいずれかまたは両方で使用され得るタイプの動力デバイスの多くの変形形態のうちの１つである。
【００３２】
ストラット８４ａおよび８４ｂは、ストラット８６の拡大バージョンであり、パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂを収容するのに使用される。しかし、いくつかの実施形態では、ストラット８４ａおよび８４ｂは、ストラット８６と同じサイズであってもよい。ストラット８４ａ，８４ｂ，８６は、均一の間隔で円周方向に離間されるが、いくつかの実施形態では、不規則な間隔で離間されてもよい。ストラット８４ａおよび８４ｂは、コア流路６２と交差して延在するが、別の実施形態では、別の流路と交差していてもよい。ストラット８４ａおよび８４ｂは、合計の圧力損失を最小にし、パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂの分離した流れが下流に流れるのを妨げるような、空気力学的形状であってもよい。パワーオフテイクシャフト６８ａおよび６８ｂは、円周方向に規則的に離間されたストラット８４ａ，８４ｂ，８６のいずれを通るように経路設定されてもよい。
【００３３】
本出願の一態様は、ガスタービンエンジンの低圧シャフトおよび高圧シャフトに個別に連結される２つのパワーオフテイクシャフトを有するデュアルスプールのガスタービンエンジンを提供する。２つのパワーオフテイクシャフトは、歯車装置を介して低圧シャフトおよび高圧シャフトに連結され、ガスタービンエンジンの流路と交差してファンフレームまで延在する。２つの別個の動力デバイスは、ファンフレーム内に配置され、別個のギアボックスを介して、２つのパワーオフテイクシャフトの端部に連結される。これらの動力デバイスは、低圧シャフトまたは高圧シャフトに動力を提供してもよく、あるいは、低圧シャフトまたは高圧シャフトから動力を発生させてもよい。本出願は、とりわけ、ガスタービンエンジンの複数のスプールの間で負荷を共有することを可能にする。
【００３４】
本出願の別の態様は、少なくとも２つのスプールシャフトと、および、ガスタービンエンジンのファンフレームとスプールシャフトとの間を延在する少なくとも２つの回転可能シャフトと、を有するガスタービンエンジンを備える装置を提供する。少なくとも２つの回転可能シャフトは、少なくとも２つのスプールシャフトに動作可能に連結される。
【００３５】
本出願の別の態様は、第１のスプールの第１のシャフトおよび第２のスプールの第２のシャフトと、ガスタービンエンジンの流路と交差して延在し、第１のシャフトに動作可能に連結されるように方向付けられる第１のパワーオフテイクシャフトと、ガスタービンエンジンの流路と交差して延在し、第２のシャフトに動作可能に連結されるように方向付けられる第２のパワーオフテイクシャフトと、を有するガスタービンエンジンを備える装置を提供する。流路は、少なくとも部分的に、ガスタービンエンジンのファンフレームによって形成される。
【００３６】
本出願の別の態様は、第２の圧力スプールシャフト内で同軸に受けられる第１の圧力スプールと、第１の圧力スプールシャフトの前方端部に位置する第１の圧力スプール歯車装置と、第１の圧力スプールシャフトの前方露出エリアの後方端部に位置する第２の圧力スプール歯車装置と、を有するガスタービンエンジンを備える装置を提供する。第１の圧力スプールシャフトは、第１の圧力スプールシャフトの前方露出エリアを形成するために、前方方向において、第２の圧力スプールシャフトより長く軸方向に延在する、
本出願の別の態様は、少なくとも２つのパワーオフテイクシャフトを、ガスタービンエンジンの少なくとも２つのスプールシャフトに接続する工程を含む方法を提供する。２つのパワーオフテイクシャフトは、ガスタービンエンジンのファンフレーム内に配置される端部を有する。
【００３７】
本発明を図面および上記の記述で詳細に説明してきたが、これは特徴が例示的であり、限定的ではないと見なされるべきであり、また、好適な実施形態のみが示されて説明されていること、および、本発明の精神内にあるすべての変更および変形が保護されることが強く望まれることを理解されたい。上記の記述で使用された「好適な（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｅ）」、「好適に（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）」、「好適（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ）」または「より好適（ｍｏｒｅ  ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ）」などの単語は、そのように説明される特徴がより望ましいものであってもよいが、その特徴が必須でなくてもよく、その特徴を欠く実施形態も本発明の範囲内にあると考えられてよく、この範囲が以下の特許請求の範囲によって定義されることを理解されたい。特許請求の範囲を読む際、「ａ」、「ａｎ」、「少なくとも１つ（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」または「少なくとも一部分（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｐｏｒｔｉｏｎ）」などの言葉が使用される場合、特許請求の範囲において違う意味で特に記載されない限り、特許請求の範囲を１つの物のみに限定する意図がないことが意図される。「少なくとも一部分（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ａ  ｐｏｒｔｉｏｎ）」および／または「一部分（ａ  ｐｏｒｔｉｏｎ）」という言い回しが使用される場合、その物は、違う意味で特に記載されない限り、一部分および／または物全体を含むことができる。
【符号の説明】
【００３８】
５０…ガスタービンエンジン
５１…ファン
５２…圧縮機
５２ａ…低圧圧縮機
５２ｂ…高圧圧縮機
５４…燃焼器
５６…タービン
５６ａ…低圧タービン
５６ｂ…高圧タービン
５８…空気流
６０…回転軸系
６０ａ…低圧シャフト
６０ｂ…高圧シャフト
６１ａ，６３ａ…前方端部
６１ｂ，６３ｂ…後方端部
６２…コア流路
６４…バイパス流路
６６…ファンフレーム
６８，６８ａ，６８ｂ…パワーオフテイクシャフト
７０ａ，７０ｂ…歯車装置
７２ａ，７２ｂ…動力デバイス
７４ａ…低圧駆動ギア
７４ｂ…高圧駆動ギア
７６ａ…低圧被動ギア
７６ｂ…高圧被動ギア
７８ａ，７８ｂ…動力デバイスシャフト
８０ａ，８０ｂ…動力デバイスギア
８２ａ，８２ｂ…パワーオフテイクギア
８４ａ，８４ｂ，８６…ストラット
８８，９０…液圧ポンプ
９１…永久磁石交流発電機
９２…エンジンオイルポンプ
９４…燃料ポンプ計量ユニット
９６…電気始動機／発電機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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