(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの前部軸受座（１３）および２つの後部軸受座（１４）を含むケーシング（１２）と、
入力歯車（１）と、
各中間歯車（２、２ａ、２ｂ）が入力歯車（１）と噛み合う第１段（３）および第２段（４）を含む、少なくとも２つの中間歯車（２、２ａ、２ｂ）であって、各中間歯車（２、２ａ、２ｂ）が少なくとも１つの前部軸受（１５）および１つの後部軸受（１６）を介してケーシング（１２）に取り付けられ、各前部軸受（１５）が前部軸受座（１３）のうちの１つによって支持され、各後部軸受（１６）が後部軸受座（１４）のうちの１つによって支持される、中間歯車（２、２ａ、２ｂ）と、
中間歯車の各々の第２段（４）と噛み合う出力歯車（５）と、
を含む、プロペラ減速機を製造する方法であって、
（ａ）ケーシングの製造欠陥（ΔＹａｖ、ΔＺａｖ、ΔＹａｒ、ΔＺａｒ）を測定するステップと、
（ｂ）測定された製造欠陥（ΔＹａｖ、ΔＺａｖ、ΔＹａｒ、ΔＺａｒ）から各中間歯車（２ａ、２ｂ）に生じる第１の遊び角（δｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）を計算するステップと、
（ｃ）減速機によって閾値トルクを伝達する際のケーシング（１２）の変形によって各中間歯車（２ａ、２ｂ）に生じる第２の遊び角（δｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を推定するステップと、
（ｄ）第１の遊び角および第２の遊び角から全遊び角（δｔｏｔａｌ）を計算するステップと、
（ｅ）この全遊び角を補償する位相差（−δｔｏｔａｌ）を有する２つの中間歯車を選択するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
欠陥を測定するステップ（ａ）が、各軸受座（１３、１４）の実際の位置（１８）を測定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の遊び角を計算するステップ（ｂ）が、
各軸受座（１３、１４）について、軸受座オフセット（ΔＹａｖ、ΔＺａｖ、ΔＹａｒ、ΔＺａｒ）を得るように、軸受座の実際の位置（１８）と基準位置（１７）との間の差を計算するステップと、
各中間歯車（２ａ、２ｂ）について、
この中間歯車の軸受を支持する軸受座オフセット（ΔＹａｖ、ΔＺａｖ、ΔＹａｒ、ΔＺａｒ）から中間歯車のオフセット（ΔＹ、ΔＺ）を計算するステップと、
中間歯車のオフセット（ΔＹ、ΔＺ）から第１の遊び角（δｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）を計算するステップと、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第２の遊び角を推定するステップ（ｃ）が、
減速機によって閾値トルクを伝達する際の各軸受座（１３、１４）の変位（ΔＹ’ａｖ、ΔＺ’ａｖ、ΔＹ’ａｒ、ΔＺ’ａｒ）を推定するステップと、
各中間歯車（２ａ、２ｂ）について、
この中間歯車の軸受を支持する軸受座の変位（ΔＹ’ａｖ、ΔＺ’ａｖ、ΔＹ’ａｒ、ΔＺ’ａｒ）から第１段の変位（ΔＹ’、ΔＺ’）を計算するステップと、
計算された変位から第２の遊び角（δｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を計算するステップと、
を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法によって製造されるプロペラ減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラ減速機の製造方法、およびこの方法によって得られるプロペラ減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術のプロペラターボ機械は、一般に、「プロペラギアボックス」（ＰＧＢ）または「プロペラ減速機」を含み、それにより、回転運動が一般にガスタービンによって駆動されるクランク軸からプロペラに選択された減速比で伝達できるようになる。この種のプロペラ減速機により、プロペラはクランク軸の回転速度よりも低い速度で回転駆動できるようになる。この種のプロペラ減速機は、たとえば、文献国際公開第００／１７５４０号パンフレットに説明されている。
【０００３】
使用され得る異なるプロペラ減速機の中で、従来技術は、「複合」型の減速機を熟知している。この種の減速機は、中間の伝達ラインを有する減速機とも呼ばれる。この種の減速機が、図１に示されている。これは、一般に、
入力歯車１と、
各中間歯車が入力歯車１と噛み合う第１段３および第２段４を含む、２つの中間歯車２と、
中間歯車の各々の第２段４と噛み合う出力歯車５と、
を含む。
【０００４】
入力歯車は、クランク軸に接続されるよう意図されている。出力歯車は、回転駆動されるべきプロペラに接続されるよう意図されている。
【０００５】
しかしながら、図２に示されように、この種のプロペラ減速機は、超静的である。その結果として、中間歯車２の一方の遊び６は、第１の中間歯車が実質的に動力を促進しないが、他方の中間歯車がそれによってエンジン動力の大部分を促進するような不適当な負荷分散を生じる場合もある。しかし、減速機が寸法決めされた最大トルクを伝達する場合には、両方の中間歯車によって伝達されるこの不適当なトルク分配は、プロペラ減速機の損傷、および前記減速機の早期摩耗を生じる場合もある。
【０００６】
この問題を克服するために、従来技術は、図３ａ、図３ｂ、および図４に示されるばねシステムを備えたプロペラ減速機を提案している。このばねシステム７は、入力歯車１に取り付けられるばね７を含む。ばねシステム７はまた、入力歯車の軸にボールジョイントスプラインと、軸受によって支持されるビーム９とを含む。ばねシステムは、両方の中間歯車が同じ動力を伝達するように入力歯車１が垂直に変位できるようになることによって自由度を加える。実際に、ばねシステムは、入力歯車の両側に加えられる接線方向歪み、およびしたがって両方の中間歯車２によって伝達されるトルクが等しい場合に、入力歯車がその釣り合い位置を見出すように寸法決めされる。したがって、たとえば、中間歯車２ａによって伝達されるトルクが中間歯車２ｂによって伝達されるトルクよりも高い場合は、入力歯車は、両方の中間歯車によって伝達されるトルクを等しくするように、図２ａおよび図２ｂに示されるように上方に変位されることになる。
【０００７】
このばねシステムは効率的であるが、プロペラ減速機の歯を非整列で作用させ、これは、長期間にわたってそれらに損傷を与える。さらに、ばねをプロペラ減速機に導入することは、前記プロペラ減速機の動的挙動および信頼性にとって有害である。
【０００８】
したがって、従来技術のプロペラ減速機の動的負荷分散システムは、効率的であるが、それらは、プロペラ減速機の大きさ、質量および複雑さの点で悪影響を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０００／０１７５４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、プロペラ減速機をより重くせず、嵩張らず、複雑でない、プロペラ減速機の中間歯車によって伝達されるトルクの適切な分配を可能にする解決策を提供することによって、最先端技術の欠点を克服することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このために、本発明の第１の態様によれば、
少なくとも２つの前部軸受座および２つの後部軸受座を含むケーシングと、
入力歯車と、
各中間歯車が入力歯車と噛み合う第１段および第２段を含む、少なくとも２つの中間歯車であって、各中間歯車が少なくとも１つの前部軸受および１つの後部軸受を介してケーシングに取り付けられ、各前部軸受が前部軸受座のうちの１つによって支持され、各後部軸受が後部軸受座のうちの１つによって支持される、中間歯車と、
中間歯車の各々の第２段と噛み合う出力歯車と、
を含む、プロペラ減速機を製造する方法であって、
（ａ）ケーシングの製造欠陥を測定するステップと、
（ｂ）測定された製造欠陥から各中間歯車に生じる第１の遊び角を計算するステップと、
（ｃ）減速機によって閾値トルクを伝達する際のケーシングの変形によって各中間歯車に生じる第２の遊び角を推定するステップと、
（ｄ）第１の遊び角および第２の遊び角から全遊び角を計算するステップと、
（ｅ）この全遊び角を補償する位相差を有する２つの中間歯車を選択するステップと、
を含む方法が提供される。
【００１２】
この文書においては、用語「位相差」は、各中間歯車の第１段の歯と第２段の歯との間の相対角度を示す。
【００１３】
この文書においては、用語「遊び角」は、他の中間歯車が入力歯車および出力歯車に両方とも接触している場合に、中間歯車に起こり得る角度クリアランスを示す。遊び角は、減速機の一方の側の歯に接触することによって、および減速機のもう一方の側で起こり得る角度クリアランスを測定することによって測定され得る。
【００１４】
したがって、本製造方法により、従来技術で使用される負荷分散システムを不要にしながら、両方の中間歯車によって伝達されるトルクがバランスされるプロペラ減速機が製作できるようになる。このために、本方法は、両方のこれらの歯車の間の負荷分散を改善するように中間歯車のペアリングを使用することを提案している。このように、従来技術の場合の動的負荷分散システムを使用する代わりに、減速機の全動作範囲での中間歯車の間の負荷をバランスさせるために、本方法は、減速機が閾値トルクを伝達する場合に、ケーシングの製造欠陥およびその変形を補償するように中間歯車を選択することを提案している。この閾値トルクは、減速機が寸法決めされている最大トルクであることが好ましい。このように、減速機が最大トルクを伝達する場合に伝達されるトルクが両方の中間歯車の間に公平に分配される減速機が実現され、それにより、減速機をより重くまたはより複雑にすることなく、減速機の損傷および摩耗のリスクが制限される。さらに、減速機の信頼性を脅かした可動部品を備える、従来技術の負荷分散システムは、それによって不要にされ得る。
【００１５】
また、本発明の第１の態様による方法は、単独でまたは任意の技術的に可能な組合せに従って以下に得られる、特徴の１つまたは複数を有することができる。
【００１６】
有利なことに、欠陥を測定するステップ（ａ）は、各軸受座の実際の位置を測定するステップを含む。
【００１７】
有利なことに、第１の遊び角を計算するステップ（ｂ）は、
各軸受座について、軸受座オフセットを得るように、軸受座の実際の位置と基準位置との間の差を計算するステップと、
各中間歯車について、
この中間歯車の軸受を支持する軸受座オフセットから中間歯車のオフセットを計算するステップと、
中間歯車のオフセットから第１の遊び角を計算するステップと、
を含む。
【００１８】
有利なことに、第２の遊び角を推定するステップ（ｃ）は、
減速機によって閾値トルクを伝達する際の各軸受座の変位を推定するステップと、
各中間歯車について、
この中間歯車の軸受を支持する軸受座の変位から第１段の変位を計算するステップと、
計算された変位から第２の遊び角を計算するステップと、
を含む。
【００１９】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様による方法に記載の方法によって得られるプロペラ減速機に関する。
【００２０】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図を参照して、以下の詳細な説明を読むとより良く明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の態様による方法が適用されるプロペラ減速機の斜視図である。
【図２】従来技術の製造方法により製造されたプロペラ減速機の正面図である。
【図３ａ】ばね負荷分散システムを備えた従来技術のプロペラ減速機の略図である。
【図３ｂ】ばね負荷分散システムを備えた従来技術のプロペラ減速機の略図である。
【図４】ばね負荷分散システムを備えた従来技術のプロペラ減速機の略図である。
【図５】本発明の１つの実施形態によるプロペラ減速機の正面の図である。
【図６】本発明の１つの実施形態によるプロペラ減速機の一部の上面図である。
【図７】図６のプロペラ減速機のケーシングの正面図である。
【図８】図７のケーシングの一部の拡大図である。
【図９】噛み合いオフセットを計算することができるようにする方法の略図である。
【図１０ａ】本発明の１つの実施形態による方法の範囲内で使用される中間歯車の歯の略図である。
【図１０ｂ】本発明の１つの実施形態による方法の範囲内で使用される中間歯車の歯の略図である。
【図１０ｃ】本発明の１つの実施形態による方法の範囲内で使用される中間歯車の歯の略図である。
【図１１】閾値トルク負荷の場合の、図７のケーシングの軸受座の変位場の図である。
【図１２】図５のプロペラ減速機の中間歯車の変位場の図である。
【図１３】図５のプロペラ減速機の第１段の図である。
【図１４】図５のプロペラ減速機の第２段の図である。
【図１５】図５のプロペラ減速機の歯車の歯と噛み合う中間歯車の歯の図である。
【図１６ａ】本発明による方法を使用しない場合のプロペラ減速機の中間歯車の各々によって伝達されるトルクの略図である。
【図１６ｂ】本発明の１つの実施形態による方法によって製造されたプロペラ減速機の中間歯車の各々によって伝達されるトルクの略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
明瞭にするために、同一または類似の要素は、図全体にわたって同一の参照符号によって参照される。
【００２３】
本方法は、図に示されるプロペラ減速機を製造することを目的としている。このプロペラ減速機は、ケーシング１２を含む。ケーシング１２は、２つの前部軸受座１３および２つの後部軸受座１４を含む。ケーシング１２は、プロペラをクランク軸の回転速度と異なっている速度で回転駆動できるようにするギアチェーンを取り囲む。このために、ギアチェーンは、クランク軸に取り付けられるよう意図されている入力歯車１と、回転駆動されるべきプロペラと一体であるよう意図されている出力歯車５とを含む。ギアチェーンはまた、少なくとも２つの中間歯車２を含む。各中間歯車２は、入力歯車１と噛み合う第１段３、および出力歯車５と噛み合う第２段４を含む。各中間歯車は、
ケーシングの前部軸受座１３のうちの１つによって支持される前部軸受１５と、
ケーシングの後部軸受座１４のうちの１つによって支持される後部軸受１６と、
を介してケーシングに取り付けられる。
【００２４】
次に、この種の減速機を製造する方法が説明されることになる。これは、まず第１に、ケーシングの製造欠陥を測定するステップ（ａ）を含む。より正確には、このステップ中に、各軸受座の実際の位置が測定される。
【００２５】
次いで、本方法は、各軸受座の実際の位置と基準位置を比較するステップを含む。したがって、図７および図８を参照して、本方法は、図によって明示される基準位置１７と各軸受座の実際の位置１８との間の差を測定するステップを含む。このように、各前部軸受座の軸受座オフセット（ΔＹａｖ、ΔＺａｖ）、および各後部軸受座の軸受座オフセット（ΔＹａｒ、ΔＺａｒ）が得られる。
【００２６】
次いで、本方法は、測定された製造欠陥から各中間歯車に生じる第１の遊び角を計算するステップ（ｂ）を含む。このステップは、計算された軸受座から各中間歯車の第１段のオフセットを計算するステップを含む。したがって、中間歯車２ｂは、たとえば、前部軸受座１３を介しておよび後部軸受座１４を介してケーシングに取り付けられる。図１３を参照して、前部軸受座オフセット１３（ΔＹａｖ、ΔＺａｖ）、後部軸受座オフセット１４（ΔＹａｒ、ΔＺａｒ）、中間歯車の全長Ｌ、および、中間歯車と軸受座のうちの１つとの間の距離Ｌ１が知られている限りにおいて、中間歯車２ｂの１段のオフセット（ΔＹ、ΔＺ）が計算される。すなわち、
【数１】
0006636029.tif 000002
である。
【００２７】
次いで、本方法は、中間歯車２ｂの第１段のオフセット（ΔＹ、ΔＺ）から第１の遊び角を計算するステップを含む。この第１の遊び角は、以下の式によって与えられる。すなわち、
δ１＝ΔＺ／ｒ＋ΔＹ＊ｔａｎ（α）／ｒ
ここで、ｒは、中間歯車の基本半径（ｍｍ単位）である。
【００２８】
第１の遊び角δ２は、他の中間歯車２ａについても同様に計算される。
【００２９】
次いで、本方法は、第１の全遊び角δｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ＝δ１＋δ２を計算するステップを含む。
【００３０】
本方法はまた、減速機によって閾値トルクを伝達する際のケーシングの変形によって各中間歯車に生じる第２の遊び角を推定するステップを含む。このために、図１１および図１２を参照して、減速機によって閾値トルクを伝達する際のケーシングの変形に起因する各軸受座の変位を知るように、たとえば、有限要素法計算が実行され得る。この閾値トルクは、減速機が寸法決めされている最大トルクであることが好ましい。したがって、後部軸受座の変位（ΔＹ’ａｖ、ΔＺ’ａｖ）が得られる。
【００３１】
次いで、本方法は、閾値トルクを伝達する場合の中間歯車２ｂの第１段の変位（ΔＹ’、ΔＺ’）を計算するステップを含む。すなわち、
【数２】
0006636029.tif 000003
である。
【００３２】
次いで、本方法は、中間歯車２ｂの第１段のオフセット（ΔＹ’、ΔＺ’）から第２の遊び角を計算するステップを含む。この第２の遊び角は、以下の式によって与えられる。すなわち、
δ１’＝ΔＺ’／ｒ＋ΔＹ’＊ｔａｎ（α）／ｒ
ここで、ｒは、中間歯車の基本半径（ｍｍ単位）である。
【００３３】
第２の遊び角δ２’は、他の中間歯車２ａについても同様に計算される。
【００３４】
次に、本方法は、第２の全遊び角δｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ＝δ１’＋δ２’を計算するステップを含む。
【００３５】
次いで、本方法は、全遊び角を計算するステップを含む。すなわち、
δｔｏｔａｌ＝δｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ＋δｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
である。
【００３６】
次に、本方法は、図１５に示されるように−δｔｏｔａｌに等しい位相シフトを引き起こす２個の中間歯車を選択するステップを含む。
【００３７】
したがって、説明された方法により、中間歯車の適切な対を選択することによって製造および変形欠陥を補償することができるようになる。したがって、これにより、バランスのとれた負荷分散を両方の中間歯車の間に実現することができるようになる。例えば、図１６ａは、減速機が本発明による方法によって製造されない場合の減速機の入力におけるトルクＣｅの関数として中間歯車２ａおよび２ｂの各々によって伝達されるトルクの進展を表している。この図でお分かりのように、両方の中間歯車は、非常に異なるトルクを伝達する。図１６ｂは、減速機が本発明の１つの実施形態による方法によって製造されている場合の減速機の入力におけるトルクＣｅの関数として中間歯車２ａおよび２ｂの各々によって伝達されるトルクの進展を表している。この図でお分かりのように、伝達されたトルクは、それによって、両方の中間歯車の間に公平に分散される。
【００３８】
もちろん、本発明は、図を参照して説明された実施形態に限定されるものではなく、代替案が、本発明の範囲から逸脱することなく考えられ得る。特に、３つ以上の中間歯車を含むプロペラ減速機を製造する方法が適用され得る。
【図１】
0006636029.tif 000004
【図２】
0006636029.tif 000005
【図３ａ】
0006636029.tif 000006
【図３ｂ】
0006636029.tif 000007
【図４】
0006636029.tif 000008
【図５】
0006636029.tif 000009
【図６】
0006636029.tif 000010
【図７】
0006636029.tif 000011
【図８】
0006636029.tif 000012
【図９】
0006636029.tif 000013
【図１０ａ】
0006636029.tif 000014
【図１０ｂ】
0006636029.tif 000015
【図１０ｃ】
0006636029.tif 000016
【図１１】
0006636029.tif 000017
【図１２】
0006636029.tif 000018
【図１３】
0006636029.tif 000019
【図１４】
0006636029.tif 000020
【図１５】
0006636029.tif 000021
【図１６ａ】
0006636029.tif 000022
【図１６ｂ】
0006636029.tif 000023