(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピサイクリックギア装置機構（４６）のキャリア（８２）に接続するための遊星ギアボックスであって、前記エピサイクリックギア装置機構（４６）が、単一入力及び単一出力のみを有し、サンギア（８０）と、前記遊星ギアボックス及び前記サンギア（８０）を囲むリングギア（８６）と、を含み、
前記遊星ギアボックスが、
前記キャリア（８２）に固定されるように構成され、軸方向に延びる中心軸線（１０６）から半径方向等距離にある円筒形外側面（１０１）を定める支持ピン（９６）を備え、
前記支持ピン（９６）が更に、前記円筒形外側面（１０１）とは反対側に配置された円筒形内側面（１２５）によって中空円筒体として定められ、前記支持ピン（９６）が、複数のオイル送給孔（１２６）を含み、前記各オイル送給孔（１２６）が、前記支持ピン（９６）の内側面及び該側面間で前記支持ピン（９６）を貫通して延びて、前記支持ピン（９６）の外側面にて出口開口（１３０）を定め、
前記遊星ギアボックスが更に、
前記支持ピン（９６）に非回転可能に接続された円筒形内側面（１１２）を定めるインナーリング（１０２）を備え、
前記インナーリング（１０２）が、少なくとも１つのトラックを定めた外側面（１１３）を定め、前記外側面に定められた前記各トラックが、それぞれ複数の円筒ローラ（１０４）を受け入れて回転可能に誘導するよう構成され、複数の通路（１２４）が、前記インナーリング（１０２）を貫通して定められ、
前記遊星ギアボックスが更に、
前記インナーリング（１０２）の各それぞれのトラック内に回転可能に配置されるそれぞれの複数の円筒ローラ（１０４）と、
前記それぞれの各円筒ローラ（１０４）に接触する円筒形内側面を定め、且つ前記サンギア（８０）及び前記リングギア（８６）の両方と噛合するよう構成されたギア歯面（８５）を定める円筒形外側面を定めたアウターリング（８４）と、
前記各それぞれのトラックにおいて、前記インナーリング（１０２）と前記アウターリング（８４）との間に配置されたそれぞれのローラケージ（１１８）と、
前記支持ピン（９６）の円筒形外側面及び前記インナーリング（１０２）の円筒形内側面の一方に定められる相互接続溝（１２１，１２２，１２３）のネットワークと、
を備え、前記支持ピン（９６）を通る前記各オイル送給孔（１２６）が、前記溝のネットワークと交差するよう配置される、遊星ギアボックス。
【請求項２】
前記相互接続溝（１２１，１２２，１２３）のネットワークが、前記中心軸線（１０６）に平行ではない方向に延びる軸方向に延びる溝を含む少なくとも１つの螺旋形状溝を含み、
前記相互接続溝（１２１，１２２，１２３）のネットワークが、複数の円周方向に延びる溝を含み、前記円周方向に延びる溝の少なくとも１つが、前記中心軸線（１０６）に垂直な方向に延びる、請求項１に記載の遊星ギアボックス。
【請求項３】
前記円周方向に延びる溝の少なくとも１つが、前記支持ピン（９６）の円筒形外側面及び前記インナーリング（１０２）の円筒形内側面の一方の外周の周りに完全に延びる、請求項２に記載の遊星ギアボックス。
【請求項４】
前記螺旋形状溝の少なくとも１つが、前記螺旋形状溝の両端の各々で相互接続された円周方向に延びる溝と交差し、
前記円周方向に延びる溝の少なくとも１つが、前記支持ピン（９６）の円筒形外側面及び前記インナーリング（１０２）の円筒形内側面の一方の外周の周りに完全に延びる、請求項２に記載の遊星ギアボックス。
【請求項５】
前記複数の通路（１２４）のうちの少なくとも１つの通路の内側開口（１３１）が、前記相互接続溝（１２１，１２２，１２３）のネットワークの溝の少なくとも１つに開放されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の遊星ギアボックス。
【請求項６】
前記相互接続溝（１２１，１２２，１２３）のネットワークが、複数の軸方向に延びる溝を含み、前記複数の軸方向に延びる溝の各々が、前記中心軸線（１０６）に平行な方向に延びる、請求項１乃至４のいずれかに記載の遊星ギアボックス。
【請求項７】
前記相互接続溝（１２１，１２２，１２３）のネットワークが、複数の円周方向に延びる溝を含み、
前記円周方向に延びる溝の少なくとも１つが、前記支持ピン（９６）の円筒形外側面及び前記インナーリング（１０２）の円筒形内側面の一方の外周の周りに完全に延びる、請求項１乃至４のいずれかに記載の遊星ギアボックス。
【請求項８】
前記各通路の一方端が、前記インナーリング（１０２）の内側面を通る内側開口（１３１）を定め、前記内側開口が、前記支持ピン（９６）の円筒形外側面及び前記インナーリング（１０２）の円筒形内側面の一方に定められる前記相互接続溝（１２１，１２２，１２３）のネットワークの溝の少なくとも１つと流体連通して配置され、
前記インナーリング（１０２）を通って定められる前記複数の通路（１２４）の各々が、前記中心軸線（１０６）から半径方向直線に沿って延び、
前記各通路（１２４）の一方端が、前記インナーリング（１０２）の外側面を通って外側開口（１３２）を定める、請求項１乃至７のいずれかに記載の遊星ギアボックス。
【請求項９】
前記複数の通路（１２４）の各々の一方端が、前記インナーリング（１０２）の外側面を通って外側開口（１３２）を定め、前記各トラックがガイドレール（１０８）のペアを含み、前記各ガイドレール（１０８）が、前記インナーリング（１０２）の外側面の周りを円周方向に、且つ前記インナーリング（１０２）の外側面に定められる環状軌道（１０７，１０９）から半径方向外向きに連続的に延びる外面（１２８）を含み、前記各ガイドレール（１０８）が、前記軌道の円周方向に延びる２つの最縁部のうちの一方に沿って延在する側壁（１１０）によって部分的に定められ、前記各側壁が、前記軌道のそれぞれの最縁部と、前記それぞれのガイドレール（１０８）の外面のそれぞれとの間で半径方向に延び、前記少なくとも１つの通路（１２４）の外側開口（１３２）が、前記インナーリング（１０２）の外側面に定められる前記ガイドレール（１０８）のうちの少なくとも１つのガイドレール（１０８）の外面と流体連通して配置され、
前記インナーリング（１０２）を通って定められる前記複数の通路の各々の一方端が、前記インナーリング（１０２）の内側面を通って内側開口（１３１）を定め、前記複数の通路（１２４）のうちの少なくとも１つの通路の内側開口（１３１）が、前記支持ピン（９６）の外側面に定められる前記相互接続溝（１２１，１２２，１２３）のネットワークの溝の少なくとも１つに開放されている、請求項１乃至８のいずれかに記載の遊星ギアボックス。
【請求項１０】
前記複数の通路（１２４）の各々の一方端が、前記インナーリング（１０２）の外側面を通って外側開口（１３２）を定め、前記各トラックがガイドレール（１０８）のペアを含み、前記各ガイドレール（１０８）が、前記インナーリング（１０２）の外側面の周りを円周方向に、且つ前記インナーリング（１０２）の外側面に定められる環状軌道（１０７，１０９）から半径方向外向きに連続的に延びる外面（１２８）を含み、前記各ガイドレール（１０８）が、前記軌道の円周方向に延びる２つの最縁部のうちの一方に沿って延在する側壁（１１０）によって部分的に定められ、前記各側壁が、前記軌道のそれぞれの最縁部と、前記それぞれのガイドレール（１０８）の外面のそれぞれとの間で半径方向に延び、それぞれのアンダーカットチャンネル（１２７，１２９）が、前記軌道のそれぞれの最縁部と、前記軌道のそれぞれの最縁部から延びるそれぞれの側壁（１１０）との間に定められ、少なくとも１つの前記通路（１２４）の外側開口（１３２）が、前記インナーリング（１０２）の外側面に定められる前記アンダーカットチャンネル（１２７，１２９）の少なくとも１つ内に定められ、
前記インナーリング（１０２）を通って定められる前記複数の通路（１２４）の各々の一方端が、前記インナーリング（１０２）の内側面を通って内側開口（１３１）を定め、前記複数の通路（１２４）のうちの少なくとも１つの通路の内側開口（１３１）が、前記支持ピン（９６）の外側面に定められる前記相互接続溝（１２１，１２２，１２３）のネットワークの溝の少なくとも１つに開放されている、請求項１乃至９のいずれかに記載の遊星ギアボックス。
【請求項１１】
前記インナーリング（１０２）の内側面を通る前記複数の通路（１２４）の内側開口が、前記トラックの交互する側部上で各連続した前記内側開口を交互配置したパターンで配列される、請求項１乃至１０のいずれかに記載の遊星ギアボックス。
【請求項１２】
ガスタービンエンジン（１０）であって、
ハブ（４８）から半径方向に延び、前記ハブを通って中心に定められる第１の回転軸線の周りに回転可能な複数のブレード（４０）を含むファン（３８）と、
前記ファン（３８）から下流側に配置される圧縮機と、
前記圧縮機の下流側に配置されるタービンと、
前記圧縮機を機械的に結合し、前記タービンと一体となって回転する回転入力シャフトと、
単一入力及び単一出力のみを有し、キャリア（８２）と、前記第１の回転軸線に平行な第２の回転軸線の周りで回転可能なサンギア（８０）と、前記サンギア（８０）の周りに円周方向に配置されたリングギア（８６）と、前記キャリア（８２）によって保持され且つ前記第２の回転軸線に平行な第３の回転軸線の周りで前記キャリア（８２）に対して回転可能な遊星ギア（８４）を収容する少なくとも１つの遊星ギアボックスと、を含むエピサイクリックギア装置機構（４６）と、
を備え、
前記少なくとも１つの遊星ギア（８４）が、前記サンギア（８０）及び前記リングギア（８６）の両方と噛合し、
前記遊星ギアボックスが更に、
前記キャリア（８２）に固定されるように構成され、軸方向に延びる中心軸線（１０６）から半径方向等距離にある円筒形外側面（１０１）を定める支持ピン（９６）を含み、
前記支持ピン（９６）が更に、前記円筒形外側面（１０１）とは反対側に配置された円筒形内側面（１２５）によって中空円筒体として定められ、前記支持ピン（９６）が、複数のオイル送給孔（１２６）を含み、前記各オイル送給孔（１２６）が、前記支持ピン（９６）の内側面及び該側面間で前記支持ピン（９６）を貫通して延び、
前記遊星ギアボックスが更に、
前記支持ピン（９６）に非回転可能に接続された円筒形内側面（１１２）を定めるインナーリング（１０２）を含み、
前記インナーリング（１０２）が、少なくとも１つのトラックを定めた外側面（１１３）を定め、前記外側面に定められた前記各トラックが、それぞれ複数の円筒ローラ（１０４）を受け入れて回転可能に誘導するよう構成され、複数の通路（１２４）が、前記インナーリング（１０２）を貫通して定められ、
前記遊星ギアボックスが更に、
前記遊星ギアのギア歯面（８５）を定め且つ前記サンギア（８０）及び前記リングギア（８６）の両方と噛合するよう構成された円筒形外側面を定めたアウターリング（８４）を含み、
前記アウターリング（８４）が、前記アウターリング（８４）の円筒形外側面と反対側にある円筒形内側面を定め、
前記遊星ギアボックスが更に、
前記インナーリング（１０２）の各トラックに配置された複数のローラを含み、前記各ローラが、前記第３の回転軸線に平行な第４の回転軸線の周りで回転自在であり、前記各ローラが、前記インナーリング（１０２）及び前記アウターリング（８４）の円筒形内側面の両方に接触する円筒形外側面を定め、
前記遊星ギアボックスが更に、
前記各それぞれのトラックにおいて、前記インナーリング（１０２）と前記アウターリング（８４）との間に配置されたそれぞれのローラケージ（１１８）を含み、前記各ローラケージ（１１８）と前記インナーリング（１０２）との間に狭いクリアランスが存在し、
前記遊星ギアボックスが更に、
前記支持ピン（９６）の円筒形外側面及び前記インナーリング（１０２）の円筒形内側面の一方に定められる相互接続溝（１２１，１２２，１２３）のネットワークを含み、前記支持ピン（９６）を通る前記各オイル送給孔（１２６）が、前記溝のネットワークと交差するよう配置される、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１３】
前記各通路（１２４）の一方端が、前記インナーリング（１０２）の内側面を通って内側開口（１３１）を定め、前記複数の通路（１２４）のうちの少なくとも１つの通路の内側開口（１３１）が、前記支持ピン（９６）の円筒形外側面及び前記インナーリング（１０２）の円筒形内側面の一方に定められる相互接続溝（１２１，１２２，１２３）のネットワークのうちの少なくとも１つと流体連通して配置される、請求項１２に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、全体的に、円筒ローラ軸受に関し、より詳細には、ガスタービンエンジンのエピサイクリックギアボックスにおける遊星ギア用の円筒ローラ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般に、互いに流れ連通して配列されたファン及びコアを含み、コアは、ガスタービンを通る流れ方向でファンの上流側に配置される。ガスタービンエンジンのコアは、一般に、直列流れ順に、圧縮機セクション、燃焼セクション、タービンセクション、及び排気セクションを含む。複数シャフトのガスタービンエンジンでは、圧縮機セクションは、低圧圧縮機（ＬＰ圧縮機）の下流側に配置される高圧圧縮機（ＨＰ圧縮機）を含むことができ、タービンセクションは、同様に、高圧タービン（ＨＰタービン）の下流側に配置される低圧タービン（ＬＰタービン）を含むことができる。このような構成では、ＨＰ圧縮機は、高圧シャフト（ＨＰシャフト）を介してＨＰタービンと結合され、ＬＰ圧縮機は、低圧シャフト（ＬＰシャフト）を介してＬＰタービンと結合される。
【０００３】
作動時には、ファン上を通る空気の少なくとも一部がコアの入口に提供される。空気のこのような部分は、圧縮空気が燃焼セクションに到達するまで、ＬＰ圧縮機及び次いでＨＰ圧縮機によって漸次的に圧縮される。燃料が圧縮空気と混合され、燃焼セクション内で燃焼して燃焼ガスを提供する。燃焼ガスは、燃焼セクションからＨＰタービンを通り、次いでＬＰタービンを通って送られる。タービンセクションを通る燃焼ガスの流れは、ＨＰタービン及びＬＰタービンを駆動し、その各々が、ＨＰシャフト及びＬＰシャフトを介してＨＰ圧縮機及びＬＰ圧縮機のそれぞれを駆動する。次いで、燃焼ガスは、排気セクションを通って、例えば、大気に送られる。
【０００４】
ＬＰタービンは、ＬＰシャフトを駆動し、これによりＬＰ圧縮機が駆動される。ＬＰ圧縮機を駆動することに加えて、ＬＰシャフトは、エピサイクリックギア装置機構のファンギアボックスを通じてファンを駆動することができ、これにより、ファンがＬＰシャフトの回転速度よりも低い単位時間当たりの回転数で回転して、効率を向上させることができる。ファンギアボックスは、リングギアに対して中心に配置されたサンギアと、サンギアの周りに配置されてサンギアとリングギアとの間を係合する複数の遊星ギアとを回転可能に支持する。ＬＰシャフトは、サンギアに結合されることによりエピサイクリックギア装置機構に対する入力を提供し、他方、ファンは、遊星ギアのキャリアと又はリングギアと結合されて一体となって回転することができる。各遊星ギアは、サンギアと及びリングギアと噛合する。キャリア又はリングギアの一方は固定することができるが、両方が固定されるものではない。各遊星ギアは、遊星ギアボックス内に収容された支持ピン上に装着される固有の軸受上で回転可能であり、該遊星ギアボックスは、エピサイクリックギア装置機構のキャリアの周辺領域に固定される。ファンのシャフトは、サンギアボックス内に収容される固有の軸受上で回転可能であり、該サンギアボックスはまた、ファンギアボックスとも呼ばれる。
【０００５】
何れかの所与のガスタービンエンジン用途において、遊星ギアは、ＬＰシャフトの回転速度とファンシャフトの回転速度との間の設定減速比を提供するよう設計される。各遊星ギアを収容する各遊星ギアボックスは、ガスタービンエンジンの流路内に配置されるので、課題としては、一方ではエンジンの全ての飛行条件に適合する信頼性があり堅牢な遊星ギアボックスを設計することであり、他方では、遊星ギアボックスを収容するために必要となるはずであったよりもエンジン全体サイズを大きくし重量が増える必要がないようにして、流路内に十分に収まるほどコンパクトな遊星ギアボックスを設計することである。
【０００６】
遊星ギアボックスは、構成要素間で出力を伝達する際の減速装置又は増速装置として使用されるので、ギアボックス効率は最も重要である。遊星ギアを支持する遊星軸受に適切な潤滑及び冷却を提供することは、遊星軸受の寿命及び荷重容量を最大限にするために必要である。しかしながら、遊星軸受に供給されるオイル量は、ギアボックスの効率に悪影響を及ぼすことになる。従って、遊星軸受に適切な潤滑及び冷却を尚も提供しながら、遊星軸受へのオイルの流れを分配及び調節して遊星軸受を潤滑及び冷却するのに必要なオイルを最小限にすることができる能力を提供する潤滑方式が有用となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８，９６９，１４８号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の態様及び利点は、その一部を以下の説明に記載しており、又はこの説明から明らかにすることができ、或いは本発明を実施することにより理解することができる。
【０００９】
本開示の１つの例示的な実施形態において、ガスタービンエンジンの出力ギアボックスの遊星ギア用軸受が提供される。出力ギアボックスは、少なくとも２つの遊星軸受を有するエピサイクリックギア装置機構を含む。ターボファンエンジンのＬＰシャフトは、出力ギアボックスへの回転入力を提供し、出力ギアボックスからの出力は、ターボファンエンジンのファンシャフトを回転させるために提供される。１つの例示的な遊星型実施形態において、各遊星ギアは、サンギア入力及び固定のリングギアと噛合し、遊星ギアのキャリアに減速した回転速度の出力を与えるギア歯面を含むアウターリングを有する。別の例示的なスター型実施形態において、各遊星ギアは、サンギア入力と噛合し、他方、キャリアは静止状態に保持されて、リングギアに減速した回転速度の出力を与える歯面を含むアウターリングを有する。
【００１０】
各遊星軸受のインナーリングの円筒形内側面は、エピサイクリックギア装置機構のキャリアに固定される支持ピンの円筒形外側面に非回転的に接続される。一部の実施形態において、遊星ギア、サンギア及びリングギアの各々の歯は、望ましくは、サンギア及びリングギアの両方に軸方向に遊星ギアを拘束する二重螺旋パターンで配列される。遊星軸受は、インナーレース及びアウターレースの両方に回転可能に接触する円筒形外側面を有する複数の円筒ローラを使用し、アウターレースは、遊星ギアのアウターリングの円筒形内側面によって形成される。遊星軸受は、望ましくはインナーレースガイド付きであり、一部の実施形態において、インナーリングは、望ましくは、少なくとも１つのローラトラックを有する単一部品である。各それぞれのローラトラックにおいて、それぞれのローラケージは、インナーリングとアウターリングとの間に配置される。
【００１１】
支持ピンの円筒形外側面又はインナーリングの対向する円筒形内側面の一方は、相互接続溝のネットワークを含む。支持ピンは更に、円筒形外側面と反対側に配置される円筒形内側面によって中空の円筒体として定められ、複数のオイル送給孔を含む。各オイル送給孔は、支持ピンの内側面及び外側面間に延び、支持ピンの円筒形外側面又はインナーリングの対向する円筒形内側面の一方に定められる相互接続溝のネットワークと交差する。更に、複数の通路の各々は、望ましくは、インナーリングを通って定められ、各通路の一方端が、インナーリングの内側面を通って内側開口を定め、内側開口が、支持ピンの円筒形外側面又はインナーリングの対向する円筒形内側面の一方に定められる相互接続溝のネットワークの少なくとも１つと流体連通して配置される。各通路の両端は、インナーリングの外側面を通って外側開口を定め、各通路の外側開口は、インナーリングの外側面に定められるトラックのうちの少なくとも１つのトラックと流体連通して配置される。
【００１２】
本開示の別の例示的な実施形態において、ガスタービンエンジンは、少なくとも１つの圧縮機を有する圧縮機セクションと、圧縮機セクションの下流側に配置され且つ少なくとも１つのタービンを含むタービンセクションと、を含む。圧縮機セクションは、低圧圧縮機と、該低圧圧縮機の下流側にある高圧圧縮機と、を含むことができる。タービンセクションは、高圧（ＨＰ）タービンと、該ＨＰタービンの下流側にある低圧（ＬＰ）タービンと、を含む。上記の概要にて記載され且つ以下で詳細に説明されるように、ガスタービンエンジンはまた、エピサイクリックギア装置機構を介して低圧圧縮機を低圧タービンに機械的に結合する低圧シャフトを含み、該エピサイクリックギア装置機構は、２又はそれ以上の遊星ギアを備えた出力ギアボックスを含み、各遊星ギアは、それぞれの遊星軸受によって回転可能に支持される。
【００１３】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の説明及び添付の請求項を参照するとより理解できるであろう。本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例証しており、本明細書と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。
【００１４】
添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の種々の実施形態による例示的なガスタービンエンジンの概略断面図。
【図２】図１の例示的なガスタービンエンジンのファンシャフトとＬＰシャフトの間のエピサイクリックギア装置機構の４分の１セグメントの構成要素の部分的に斜視で部分的に断面の図。
【図３】図２の矢視線３−３にほぼ沿って見た構成要素の一部の概略断面図。
【図４】図２の矢視線３−３にほぼ沿って見た分解された軸受構成要素の部分的に斜視で部分的に断面の概略図。
【図５】図２の例示的なギア装置機構の分解された例示的な構成要素の立面斜視図。
【図６】特定の特徴要素が見えないように隠されて破線で概略的に示された、図２の例示的なギア装置機構の分解された例示的な構成要素の立面斜視図。
【図７】図２のエピサイクリックギア装置機構の遊星ギアボックスの１つの一部の実施形態の遊星ギアを通る支持ピンからの潤滑オイルの流れの概略図。
【図８】支持ピンの外側面における溝の例示的な実施形態と、エピサイクリックギア装置機構の遊星軸受のインナーリング（破線で示される）を通る例示的な実施形態の通路との間の流体連通の概略図。
【図９】エピサイクリックギア装置機構の遊星ギアボックスの遊星ギアのセクションを通る支持ピンからの潤滑オイルの代替の流れの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は相対的重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。本明細書で使用される場合、流体は、空気のような気体又は潤滑油のような液体とすることができる。
【００１７】
次に、図全体を通して同じ参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１は、本開示の例示的な実施形態によるガスタービンエンジンの概略断面図である。より詳細には、図１の実施形態において、ガスタービンエンジンは、本明細書で「ターボファンエンジン１０」と呼ばれる高バイパスターボファンジェットエンジン１０である。図１に示すように、ターボファン１０は、軸方向Ａ（基準として提供される長手方向軸線１２に平行に延びる）と、軸方向Ａに垂直な半径方向Ｒを定める。一般に、ターボファン１０は、ファンセクション１４と、該ファンセクション１４から下流側に配置されるコアタービンエンジン１６と、を含む。
【００１８】
図示の例示的なコアタービンエンジン１６は、一般に、環状入口２０を定める実質的に管状の外側ケーシング１８を含む。図１に概略的に示すように、外側ケーシング１８は、直列流れ関係で、ブースタ又は低圧（ＬＰ）圧縮機２２及びこの後に下流側に続く高圧（ＨＰ）圧縮機２４を含む圧縮機セクションと、燃焼セクション２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８及びこの後に下流側に続く低圧（ＬＰ）タービン３０を含むタービンセクションと、ジェット排気ノズルセクション３２と、を収容する。高圧（ＨＰ）シャフト又はスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動可能に接続して、これらを一体となって回転させる。低圧（ＬＰ）シャフト又はスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動可能に接続して、これらを一体となって回転させる。圧縮機セクション、燃焼セクション２６、タービンセクション、及びノズルセクション３２は、全体としてコア空気流路を定める。
【００１９】
図１に描く実施形態において、ファンセクション１４は、ディスク４２に離間した形態で結合された複数のファンブレード４０を有する可変ピッチファン３８を含む。図１に示すように、ファンブレード４０は、半径方向Ｒにほぼ沿ってディスク４２から外向きに延びる。ファンブレード４０のピッチを一体となって全体的に変更するよう構成された好適な作動部材４４にファンブレード４０が動作可能に結合されたことにより、各ファンブレード４０は、ディスク４２に対してピッチ軸Ｐの周りに回転可能である。ファンブレード４０、ディスク４２、及び作動部材４４は、出力ギアボックス４６にわたってＬＰシャフト３６により動力供給されるファンシャフト４５を介して、長手方向軸線１２の周りで共に回転可能である。出力ギアボックス４６は、ＬＰシャフト３６に対するファンシャフト４５及びひいてはファン３８の回転速度をより効率的なファン回転速度に調整するための複数のギアを含む。
【００２０】
図１の例示的な実施形態を更に参照すると、ディスク４２は、複数のファンブレード４０を通る空気流を促進するような空力的輪郭形状にされた回転可能前方ハブ４８によって覆われる。加えて、例示的なファンセクション１４は、ファン３８及び／又はコアタービンエンジン１６の少なくとも一部を円周方向に囲む環状ファンケーシング又は外側ナセル５０を含む。ナセル５０は、複数の円周方向に離間して配置された出口ガイドベーン５２によってコアタービンエンジン１６に対して支持されるように構成することができる点は理解されたい。或いは、ナセル５０はまた、構造ファンフレームのストラットにより支持することができる。更に、ナセル５０の下流側セクション５４は、コアタービンエンジン１６の外側部分の上に延びて、これらの間にバイパス空気流溝５６を定めるようにすることができる。
【００２１】
ターボファンエンジン１０の作動中、所定容積の空気５８が、ナセル５０及び／又はファンセクション１４の関連する入口を通ってターボファン１０に流入する。所定容積の空気５８がファンブレード４０を通過すると、矢印６２で示される空気５８の第１の部分は、バイパス空気流溝５６内に配向又は送られ、矢印６４で示される空気５８の第２の部分は、コア空気流路の上流側セクションに、又はより具体的にはＬＰ圧縮機２２の入口２０に配向又は送られる。空気の第１の部分６２と空気の第２の部分６４の比は、一般にバイパス比として知られる。次いで、空気の第２の部分６４は、高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通って燃焼器セクション１６内に送られるときにその圧力が増大し、ここで高度に加圧された空気が燃料と混合されて燃焼し、燃焼ガス６６を提供する。
【００２２】
燃焼ガス６６は、ＨＰタービン２８を通って送られて膨張し、ここで、外側ケーシング１８に結合されたＨＰタービンステータベーン６８とＨＰシャフト又はスプール３４に結合されたＨＰタービンロータブレード７０との連続する段を介して、燃焼ガス６６から熱及び／又は運動エネルギーの一部が抽出され、このようにしてＨＰシャフト又はスプール３４が回転を生じて、これによりＨＰ圧縮機２４の作動が維持される。次いで、燃焼ガス６６は、ＬＰタービン３０を通って送られて膨張し、ここで、外側ケーシング１８に結合されたＬＰタービンステータベーン７２とＬＰシャフト又はスプール３６に結合されたＬＰタービンロータブレード７４との連続する段を介して、燃焼ガス６６から熱及び運動エネルギーの第２の部分が抽出され、このようにしてＬＰシャフト又はスプール３６が回転を生じて、これによりＬＰ圧縮機２２の作動及び／又は出力ギアボックス４６を介したファン３８の回転が維持される。
【００２３】
燃焼ガス６６は、その後、コアタービンエンジン１６のジェット排気ノズルセクション３２を通って送られて、推進力を提供する。同時に、空気の第１の部分６２の圧力は、該空気の第１の部分６２がターボファン１０のファンノズル排気セクション７６から排気される前にバイパス空気流溝５６を通って送られるときに実質的に増大し、これもまた推進力を提供する。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、及びジェット排気ノズルセクション３２は、コアタービンエンジン１６を通って燃焼ガス６６を送るための高温ガス経路７８を少なくとも部分的に定める。
【００２４】
しかしながら、図１に示した例示的なターボファンエンジン１０は例証に過ぎず、他の例示的な実施形態では、ターボファンエンジン１０は、他のあらゆる好適な構成を有することができることを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態では、ファン３８は、他の何れかの好適な方式（例えば、固定ピッチファンとして）で構成することができ、更に、他の何れかの好適なファンフレーム構成を用いて支持することができる。更にまた、他の例示的な実施形態において、他の何れかの好適なＬＰ圧縮機２２構成を利用してもよいことを理解されたい。また、更に他の例示的な実施形態において、本開示の態様は、他の何れかの好適なガスタービンエンジンに組み込むことができることを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態において、本開示の態様は、例えば、ターボシャフトエンジン、ターボプロップエンジン、ターボコアエンジン、ターボジェットエンジン、その他に組み込むことができる。
【００２５】
図２は、本開示の１つの態様に従って構成された出力ギアボックス４６の構成要素を示す。各遊星ギアを回転可能に支持する遊星軸受の特徴要素を例示する目的で、図２は、望ましくは図１に示す出力ギアボックス４６の構成要素として機能を果たす遊星ギアボックス構成の例示的な実施形態の４分の１セクションの遊星軸受構成要素に焦点を当てた、部分的に斜視図で部分的に断面図にした図を概略的に示す。出力ギアボックス４６は、エピサイクリックタイプであり、図１に示す長手方向軸線１２と一致した回転中心軸線を有し、４つの遊星ギアを含む。
【００２６】
例えば、図２に概略的に示すように、出力ギアボックス４６（図１）は、図１に示す長手方向軸線１２の周りに回転可能である中心配置のサンギア８０を含む。サンギア８０用の軸受は本開示の焦点ではないので、サンギア８０を回転可能に支持する軸受は図面から省略されている。サンギア８０は、望ましくは、ギア歯８１の二重螺旋パターンを有する。キャリアは、サンギア８０を囲み、該サンギア８０は、キャリアに対して回転可能である。キャリアは、少なくとも１つの遊星ギア及び望ましくは遊星ギア８４の環状アレイを保持し、２つの遊星ギア８４の一部が図２で見ることができる。出力ギアボックス４６（図１）の例示の実施例において、４つの遊星ギア８４が存在するが、異なる数の遊星ギア８４を用いることができる。各遊星ギア８４は、望ましくは、サンギア８０のギア歯８１と噛合するよう構成されたギア歯８５の二重螺旋パターンを有する。
【００２７】
例えば、図２及び図３に概略的に示すように、出力ギアボックス４６は、望ましくは、サンギア８０及び遊星ギア８４の周りに円周方向に配置されたリングギア８６を有するエピサイクリックギア装置機構である。１つの例示的な実施形態において、サンギア８０及び遊星ギア８４を囲むリングギア８６は、図面では例示されていない方法で外側ケーシング１８に結合されることにより固定化され、この特定の構成は、幾つかの従来の方法の何れかで実施することができるので、その何れかは、本開示の例示的な実施形態を例示する目的に好適である。例えば、リングギア８６は、図２に示すように、複数の軸方向孔８９が孔開けされた中央円周方向フランジ８８を介して外側ケーシング１８に固定（機械的ボルト締結又は溶接することにより）することができる。エピサイクリックギア装置機構のスター構成を利用した代替の例示的な実施形態において、リングギア８６は、外側ケーシング１８に結合されるキャリアであり、このカップリングの仕様もまた、本発明の所望の態様の説明には必要ではない。しかしながら、両方の実施形態において、また、例えば図３に概略的に示すように、リングギア８６は、サンギア８０と回転可能と嵌合される各遊星ギア８４と回転可能に嵌合され、従って、リングギア８６はまた、遊星ギア８４の歯８５と噛合するよう構成されたギア歯８７の二重螺旋パターンを有するのが望ましい。
【００２８】
全体として、サンギア８０、遊星ギア８４、及びリングギア８６は、ギアトレーンを構成する。例えば、図３に概略的に示すように、遊星ギア８４の各々は、サンギア８０及びリングギア８６の両方と噛合する。サンギア８０、遊星ギア８４及びリングギア８６は、合金鋼から作ることができる。本明細書で企図されるエピサイクリックギア装置機構の１つの例示的な実施形態は、望ましくは、単一入力及び単一出力のみを有する遊星構成であり、リングギア８６は、静止状態に保持される。作動時には、サンギア８０は、ＬＰシャフトである入力により転回され、遊星ギアボックスを保持するキャリアは、図１に示すファンシャフト４５である機械的負荷に結合される。従って、出力ギアボックス４６は、既知の方式でサンギア８０の回転速度をキャリアに結合された負荷すなわちファンシャフト４５の回転に適切な回転速度にまで減速するのに効果的である。
【００２９】
遊星ギア８４の各々は、遊星ギアボックスによって保持される軸受により回転可能に保持され、該遊星ギアボックスは、キャリアによって保持される。１つの遊星ギア８４に対する軸受の構成及び装着は、遊星ギア８４の各々が完全に同じ様に、但しキャリア上の異なる点にて構成及び装着されるという条件の下で説明されることになる。
【００３０】
例えば、図２及び図７に概略的に示すように、キャリアは、前方壁９０と、前方壁９０から軸方向に離間して配置された後方壁９２とを含み、前方壁９０と後方壁９２とが共に、各遊星ギアボックスのキャリアの一部を形成する。図７に概略的に示すように、前方壁９０及び後方壁９２の各々は、貫通するそれぞれの同軸ボア９１及び９３をそれぞれ定める。図２に概略的に示すように、キャリアは、望ましくは、キャリアの前方壁９０及び後方壁９２間に軸方向に延び且つこれらを接続する複数の側壁９４を含む。好ましくは、側壁９４のペアが、キャリアのそれぞれ前方壁９０及び後方壁９２にてそれぞれ定められる同軸ボア９１，９３の対向する側部上に配置される。
【００３１】
エピサイクリックギア装置機構の遊星構成を利用した１つの例示的な実施形態において、キャリアは、従来の方式でファンシャフト４５に非回転可能に結合されて、これらが一体となって同じ速度で回転するようになるが、この結合方式は、本開示の理解に必須ではなく、従って、これ以上の検討は不要である。エピサイクリックギア装置機構のスター構成を利用した代替の実施形態において、キャリアは、従来の方式でファンシャフト４５に非回転可能に結合されて、これらが一体となって同じ速度で回転するようになるリングギア８６であるが、この結合方式は、本開示の理解に必須ではなく、従って、これ以上の検討は不要である。
【００３２】
例えば、図２、５、６、７及び８に示すように、支持ピン９６は中空で略円筒形であり、前端及び後端を有する。支持ピン９６は、遊星ギア８４の軸受をキャリアに装着するために設けられ、従って、キャリアに固定されるように構成される。例えば、図２に示すように、支持ピン９６の対向する各端部は、キャリアに定められたボア９１及び９３の一方に受けられる。例えば、図２に示すように、支持ピン９６の前端は、ネジ付きの縮小直径面９７を含み、後端は、環状の半径方向外向きに延びるフランジ９８を含む。リテーナ９９（この実施例ではネジ付きロックナット）は、前端において縮小直径面９７を係合して、支持ピン９６を軸方向の後方移動に抗して所定位置に固定する。
【００３３】
例えば、図２、５、６、７、及び８に概略的に示すように、支持ピン９６は、円筒形外側面１０１を定める。例えば、図５及び図８に概略的に示すように、支持ピン９６の円筒形外側面１０１は、支持ピン９６を通って軸方向に延びる中心軸線１０６から半径方向に等距離に配置される。この中心軸線１０６はまた、遊星ギア８４の回転軸線を定める。例えば、図５、６、７、及び８に概略的に示すように、支持ピン９６は更に、円筒形外側面１０１の反対側に配置された円筒形内側面１２５によって中空の円筒体として定められる。例えば、図２に示すように、支持ピン９６の前端は、支持ピン９６に定められる内部キャビティの一部を定める前方壁９５によって完全に閉鎖される。図２に描かれた断面図では前方壁９５の半分のみが見ることができるが、この前方壁９５は、支持ピン９６の前端にわたって完全に延びている。
【００３４】
例えば、図２、５、６、７、及び８に示すように、支持ピン９６は、貫通して形成された複数のオイル送給孔１２６を含む。各オイル送給孔１２６は、支持ピン９６の円筒形内側面１２５と円筒形外側面１０１との間で支持ピン９６を通って延びる。例えば、図７に概略的に示すように、各オイル送給孔１２６は、望ましくは、支持ピン９６の円筒形内側面１２５から円筒形外側面１０１まで半径方向に延びる。例えば、図７に概略的に示すように、各オイル送給孔１２６は、支持ピン９６の外側面１０１にて出口開口１３０を定める。これらの送給孔１２６は、遊星軸受を潤滑及び冷却するためのオイルの制御された流れを調量するようなサイズにされる。
【００３５】
例えば、図２に示すように、作動時には、オイルは、加圧状態で、支持ピン９６の後端にある開口を通り、支持ピン９６の後端にある開口と反対側に配置された前方壁９５によって部分的に定められる中空支持ピン９６の内部キャビティ内に送給される。支持ピン９６のこの内部キャビティに流入するオイルは、加圧状態で、内部キャビティからこのようなオイル送給孔１２６を通って半径方向外向きに流れる。例えば、図２に示す二重トラックの実施形態では、通常は、遊星軸受のトラックの各々について、支持ピンの回りに円周方向に配置され且つ互いにから等距離（例えば、９０度の間隔）で離間した４つのオイル送給孔１２６が設けられる。支持ピンの内部キャビティ内のオイル圧力が６５ポンド／平方インチ前後である場合、各トラックの４つのオイル送給孔１２６の各々は、望ましくは、支持ピン９６の内部キャビティから遊星軸受まで計量される約１．１ガロン／分のオイル流量を得るために約０．０３９インチの直径を有することになる。
【００３６】
以下でより完全に説明されるように、オイルは、出口開口１３０から出て、支持ピン９６の外側面１０１及びインナーリング１０２（以下に記載される）の内側面１１２の一方に形成される溝のネットワーク（網）内に流入し、遊星軸受に冷却と潤滑の両方を提供する。このオイルが支持ピン９６の円筒形内側面１２５によって定められる中空オイルキャビティに提供される圧力は、特定の遊星ギア８４及びエンジン１０に応じて変化することができるので、支持ピン９６を貫通するオイル送給孔１２６は、利用可能なオイル圧力でのオイルの適切な流量を確保して、遊星軸受に十分な潤滑及び冷却を供給するために、適宜のサイズにされることになる。
【００３７】
例えば、図２、３及び４に示すように、遊星軸受は、インナーリング１０２を含む。図４は、部分的に斜視図で部分的に断面図であるインナーリング１０２の概略半断面図である。例えば、図４に示すように、インナーリング１０２は、円筒形内側面１１２を定める。例えば、図７及び９に概略的に示すように、インナーリング１０２の円筒形内側面１１２は、支持ピン９６の円筒形外側面１０１に非回転可能に接続される。望ましくは、インナーリング１０２の円筒形内側面１１２は、支持ピン９６の円筒形外側面１０１に圧入される。
【００３８】
望ましくは、遊星軸受は、インナーレースガイド付きであり、単一の単体構造の構成要素として形成される。例えば、図４に示すように、単一構成要素のインナーリング１０２は、望ましくは、遊星軸受のインナーレースを構成する少なくとも１つのローラ軌道１０７，１０９を定めた少なくとも１つのローラトラックを定める外側面１１３を内側面１１２と反対側に配置している。二重トラックの実施形態において、トラックのペアのうちのインナーリング１０２に定められる一方の各トラックは、トラックのペアの他方から軸方向に離隔される。二重トラックの実施形態において、インナーリング１０２の外側面１１３は、遊星ギア８４の回転軸線１０６に平行な軸方向Ａにおいて互いにから離隔されて横並びに配置される２つのローラ軌道１０７，１０９を定める。ローラ軌道１０７，１０９の各々は、二重トラック遊星軸受のインナーレース１０７，１０９として機能する。例えば、図４に示すように、トラックのペアの各々は、インナーリング１０２の外側面の回りを円周方向に延びる。トラックのペアの各々は、トラックのペアの他方のトラックに対して円周方向に平行に配置される。
【００３９】
例えば、図４に示すように、各それぞれのトラックは、ガイドレール１０８のペアによって定められ、該ガイドレール１０８は、軸方向Ａで互いから離間して配置され、インナーリング１０２の回りを円周方向に延びる。本明細書で企図されるように、インナーリング１０２は、単一のトラック、或いは、二重トラックインナーリング１０２又は三重トラックインナーリング１０２、その他など、複数のトラックを含むことができる。しかしながら、ここでの遊星ギアボックスの構造及び動作の説明は、二重トラックインナーリング１０２の特定の実施例を用いており、従って、追加のトラックがどのように対応されることになるか、又は、二重トラックのうちの一方が取り除かれた後に単一のトラックが依然として残ることになるかについて留意されたい。
【００４０】
従って、例えば図４に示すように、二重トラックの実施形態において、インナーリング１０２の外側面１１３は、ガイドレール１０８の２つのペアを包含し、これらガイドレールは、インナーリング１０２の回りを円周方向で連続的に延びる。トラックのペアの各々は、インナーリング１０２の円筒形内側面１１２に対して円周方向及び同心円状に延びる軌道１０７又は１０９の形態で表面を定める。ガイドレール１０８の各ペアは、互いから軸方向に離間して配置された２つの環状インナーレース１０７，１０９、前方軌道１０７及び後方軌道１０９のうちの１つを定める。従って、各トラックは、複数のローラ１０４（図３）の各々の円筒形外側面１１４に接する表面を提供するそれぞれの軌道１０７，１０９を含み、該複数のローラ１０４は、インナーリング１０２のそれぞれのトラック内に回転可能に配置される。互いに軸方向に離間して配置された二重軌道１０７，１０９を有する単一のインナーリング１０２の使用は、ローラ１０４のセット間の良好な同心性を提供するが、２つの別個のインナーリング１０２を利用することもできる。インナーリング１０２の軸方向寸法は、望ましくは、インナーリング１０２がキャリアの対向し且つ軸方向に離間した壁９０，９２に対して軸方向に移動できないようなサイズにされる。
【００４１】
例えば、図４に概略的に示すように、各ガイドレール１０８は、インナーリング１０２の外側面１１３の回りに円周方向に連続的に延び、且つインナーリング１０２の外側面１１３に定められるそれぞれの環状軌道１０７，１０９から半径方向外向きに配置される外面１２８を含む。各ガイドレール１０８の外面１２８は、インナーリング１０２の外側面１１３の最大直径寸法を定め、各それぞれのローラケージ１１８（以下で完全に説明される）にそれぞれのガイド面を提供する。
【００４２】
例えば、図４に概略的に示すように、各ガイドレール１０８は更に、それぞれの軌道１０７，１０９の２つの円周方向に延びる最縁部のうちの１つに沿って延在する内部側壁１１０によって部分的に定められる。従って、インナーリング１０２の二重トラックの実施形態におけるトラックのペアの各々のガイドレール１０８は、互いに軸方向に離間した半径方向に延びる内部側壁１１０のそれぞれのペアを定める。個々のトラックの各ガイドレール１０８の各内部側壁１１０は、それぞれの軌道１０７，１０９のそれぞれの最縁部と、それぞれのガイドレール１０８の外面１２８の内部自由縁のそれぞれとの間で半径方向に延びる。ガイドレール１０８の各ペアのそれぞれの内部側壁１１０は、二重トラックインナーリング１０２の外側面１１３に定められるトラックのペアの一方の一部を形成する軌道１０７，１０９のペアの一方の２つの最縁部を定める。
【００４３】
例えば、図４に概略的に示すように、それぞれのアンダーカットチャンネル１２７，１２９は、それぞれの軌道１０７，１０９の２つのそれぞれの最縁部の各々の周りに円周方向に延びる。各それぞれのアンダーカット１２７，１２９は、それぞれの軌道１０７，１０９の２つのそれぞれの最縁部のうちの１つと、それぞれの軌道１０７，１０９のそれぞれの最縁部から延びるそれぞれの内部側壁１１０との間に定められる。各それぞれのアンダーカット１２７，１２９は、それぞれのトラックの各最縁部においてそれぞれのコーナーレリーフ（隅部逃げ）を定め、ここでそれぞれの内部側壁１１０は、それぞれの軌道１０７，１０９のそれぞれの最縁部と合一する。
【００４４】
例えば、図２及び７に示すように、遊星ギア８４は、望ましくは、遊星軸受のアウターレース１０３及びギア歯面８５の両方を形成する単一成形の構成要素である。遊星軸受の遊星ギア８４の円筒形内側面１０３は、遊星軸受のローラ１０４と接触してこれを保持する。従って、遊星軸受のアウターリング８４の円筒形外側面は、サンギア８０のギア歯面８１及びリングギア８６のギア歯面８７の両方と噛合するよう構成されたギア歯面８５によって定められる。望ましくは、例えば、図２に示すように、各円筒形アウターリング８４のギア歯面８５は、二重螺旋ギア歯面でパターン化され、アウターリング８４の２つの二重螺旋ギア歯面の各歯面のバイアスは、アウターリング８４の２つの二重螺旋ギア歯面の他方の歯面と非平行に配置される。例えば、図２に示すように、複数の円筒ローラ１０４は、インナーリング１０２と、遊星軸受のアウターレース１０３として働く遊星ギア８４の円筒形内側面１０３との間に配置される。例えば、図３に概略的に示されるように、インナーリング１０２におけるトラックのペアの各々は、それぞれの複数の円筒ローラ１０４を受けて回転可能に誘導するよう構成され、該複数の円筒ローラ１０４は、遊星軸受の内側軌道１０７，１０９及びアウターレース１０３の両方に対して回転自在である。例えば、図２に示すように、遊星軸受のアウターリング８４の円筒形内側面１０３は、第１の複数の円筒ローラ１０４と第２の複数の円筒ローラ１０４の両方に回転可能に接触する。
【００４５】
従って、インナーリング１０２の二重トラックの実施形態において、インナーリング１０２の軌道１０７，１０９は、２つの縦列リングでローラ１０４を受ける。第１の複数の円筒ローラ１０４は、インナーリング１０２のトラックのペアの第１のトラック内で軌道１０７上に回転可能に配置される。同様に、第２の複数の円筒ローラ１０４は、インナーリング１０２のトラックのペアの第２のトラック内で軌道１０９上に回転可能に配置される。従って、インナーリング１０２の軌道１０７，１０９は、それぞれのトラックに配置された円筒ローラ１０４の円筒形外側面１１４の各々の一部に接触する。円筒ローラ１０４は、例えば、既知の組成（例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎｉ４））のセラミック材料を含むことができる。
【００４６】
図示のインナーレースガイド付き遊星ギアボックスの例示的な二重トラックの実施形態において、２つの別個のローラケージ１１８は、望ましくは、インナーリング１０２とアウターリング８４との間に配置される。各ローラケージ１１８は、アウターリング８４の回転速度とは異なる速度でインナーリング１０２及びアウターリング８４の両方に対して回転自在である。例えば、図７に概略的に示される実施形態において、インナーリング１０２は、横並びの二重トラックを有するので、二重トラックの各々の上に別個のローラケージ１１８が設けられる。各ローラケージ１１８は、インナーリング１０２のトラックのペアのそれぞれのトラックの上に配置される略矩形の開口の固有の円周方向列を定める。例えば、図７に概略的に示すように、第１のローラケージ１１８は、第１の円周方向列を定め、第２のローラケージ１１８は、第１の円周方向列とは軸方向で離隔された第２の円周方向列を定める。
【００４７】
各ローラケージ１１８における各円周方向列は、複数の略矩形の開口を定める。ローラケージ１１８の各略矩形の開口は、軸方向の長軸と、円周方向の短軸とによって定められる。例えば、図２に示すように、ローラケージ１１８の各略矩形の開口は、軸方向に細長の離間した対向ウェブ要素１２０の平行ペアによって境界付けられる。例えば、図３に示すように、ローラケージ１１８の各略矩形の開口は、円周方向に細長の平行に離間した対向ショルダ要素１１９のペアによって境界付けられる。例えば、図７に示すように、各ローラケージ１１８のそれぞれのウェブ要素１２０は、ローラケージ１１８の対向するショルダ要素１１９間に軸方向に延びるように配置される。両方のローラケージ１１８のウェブ１２０の全ては、完全に同一の構成及び寸法にされる。
【００４８】
各ローラケージ１１８は、円周方向に延びるショルダ要素１１９及び軸方向に延びるウェブ要素１２０が、インナーリング１０２のそれぞれの軌道１０７，１０９を有する各それぞれのトラックにおいて、当該それぞれのトラックの円周方向に隣接する円筒ローラ１０４の各ペアにおける各それぞれの円筒ローラ１０４間に円周方向でそれぞれの離隔距離を維持した状態で構成される。
【００４９】
各ローラケージ１１８の各略矩形開口の長軸は、個々のローラ１０４の長さＬを収容するように構成され、各ローラケージ１１８の各略矩形開口の短軸は、個々のローラ１０４の直径Ｄを収容するように構成される。各列における開口は、ローラケージ１１８の回りに円周方向で等間隔に配置され、各列における開口の数は、ローラケージ１１８のそれぞれの列の真下に配置されたトラックのペアのそれぞれに配置される円筒ローラ１０４の数に等しい。従って、例えば、図２に示すように、各それぞれの円筒ローラ１０４は、ローラケージ１１８によって定められるそれぞれの開口を通って延びる円筒形外側面１１４を有して配置される。
【００５０】
例えば、図２及び図７に示すように、各ローラケージ１１８の各それぞれのショルダ要素１１９は、インナーリング１０２のそれぞれのガイドレール１０８の上に配置され、ショルダ要素１１９とガイドレール１０８のそれぞれの対向する２つの面間に狭いクリアランスを有している。遊星軸受はインナーレースガイド付きであるので、ローラケージ１１８は、ケージ１１８のショルダ要素１１９によって定められる円周方向の円筒形内側面と、インナーリング１０２のガイドレール１０８の円周方向の円筒形外側面１２８との間に狭いクリアランスを有して設計され、この狭いクリアランスは、望ましくは、端点を含めておよそ０．００５〜０．０５０インチである。
【００５１】
本発明の１つの態様によれば、図５及び図８は、支持ピン９６の円筒形外側面１０１又はインナーリング１０２の円筒形内側面１１２のうちの少なくとも一方に定められる相互接続溝のネットワークを例示している。本発明の１つの態様によれば、支持ピン９６を貫通する各オイル送給孔１２６は、相互接続溝のネットワークと交差して配置される。オイル送給孔１２６がローラ１０４に潤滑オイルを供給するインナーレース１０２のトラック内の通路１２４と直接位置合わせして半径方向に延びるのではなく、本発明の相互接続溝ネットワークは、この供給オイルをインナーリング１０２の内側面１１２に分配して、インナーリング１０２のトラックに到達するまでにこのオイルの冷却効果を活用している。相互接続溝１２１，１２２，１２３のネットワークとのオイル供給孔１２６の交差位置は、相互接続溝１２１，１２２，１２３のネットワークの特定のパターンに応じて決まることになり、これらの交差位置は、望ましくは、オイルをインナーリング１０２を通じて該インナーリング１０２のトラックに導通させる種々の通路１２４にオイル流を均等に分配するのを確保するように選ばれる。この際に、冷却に必要なオイルの量は、インナーリング１０２のトラックに到達したときにオイルの潤滑効果を低下させることなく低減することができる。従って、本発明の相互接続溝のネットワークは、オイルが支持ピン９６の内部キャビティからオイル供給孔１２６及び相互接続溝１２１，１２２，１２３のネットワークを通じてインナーリング１０２のトラックに配向されるときに、遊星軸受に対するオイルの冷却効果を最大限にすることにより、潤滑に必要なオイルがより効率的に使用されるようになる。
【００５２】
図７及び図９は、支持ピン９６から遊星ギアボックスの実施形態の遊星ギアを通る潤滑オイルの流れのための実施可能な経路の概略図である。図７及び図９において、太い実線は、潤滑及び冷却目的でオイルが辿る経路を概略的に表している。支持ピン９６の外側面１０１とインナーリング１０２の内側面１１２との間の太い線は、相互接続溝１２１，１２２，１２３のネットワークを通って流れるオイルを表しており、通路１２４の内側開口１３１と交差する。図７に示すように、これらの通路１２４の一部又は全ては、インナーリング１０２のトラックにおけるアンダーカットチャンネル１２７，１２９に流れ込む。図９に示すように、通路１２４の一部又は全ては、ローラケージのガイドレール１０８を通過して、ガイドレール１０８のそれぞれの２つの対向面と、ローラケージ１１８のショルダ要素１１９との間の狭いクリアランスに流入する。更に、図７に示す通路１２４の配置及び図９に示す通路１２４の配置は、異なる組み合わせで設けることができ、これらの通路１２４の各配置型の相対的数とこれらの通路１２４の各配置型の相対的位置の両方で異なることができ、アンダーカットチャンネル１２７，１２９に流入するか、又はインナーリング１０２のガイドレール１０８から出て、ショルダ要素１１９の２つのそれぞれの対向面とガイドレール１０８との間の狭いクリアランスに流入する。
【００５３】
図５及び図８の各々は、支持ピン９６の円筒形外側面１０１に定められた溝のネットワークの異なるパターンを概略的に示している。同様に、図６の破線は、インナーリング１０２の円筒形内側面１１２に定められた溝のネットワークの例示的なパターンを概略的に示している。
【００５４】
例えば、図５、６及び８に概略的に示すように、相互接続溝のネットワークの例示的な実施形態は、望ましくは、複数の円周方向に延びる溝１２１を含み、円周方向に延びる溝１２１の少なくとも１つは、中心軸線１０６に垂直な方向に延びる。例えば、図５及び６に概略的に示すように、例示的な相互接続溝のネットワークの実施形態において、円周方向に延びる溝１２１の少なくとも１つは、支持ピン９６（図５）の円筒形外側面１０１及びインナーリング１０２（図６）の円筒形内側面１２５のうちの一方の外周の周りに完全に延びる。
【００５５】
例えば、図５及び６に概略的に示すように、相互接続溝のネットワークの例示的な実施形態は、望ましくは、少なくとも１つの螺旋形状の溝１２２を含むことができ、該溝１２２は、中心軸線１０６に平行ではない方向に延びる軸方向に延びる溝１２２を含む。相互接続溝のネットワークにおける螺旋形状の溝１２２のうちの少なくとも１つは、望ましくは、螺旋形状の溝１２２の両端の各々に相互接続された円周方向に延びる溝１２１と交差する。
【００５６】
例えば、図８に概略的に示すように、相互接続溝のネットワークの例示的な実施形態は、望ましくは、複数のＨ形溝を含むことができる。各Ｈ形溝は、円周方向に延びる溝１２１と軸方向に延びる溝１２３とのペアを定め、該軸方向に延びる溝は、中心軸線１０６に平行な方向で軸方向に延びる。各Ｈ形溝は、望ましくは、中心軸線１０６に平行な方向で延びるそれぞれの軸方向に延びる溝１２３の両端の各々で相互接続される円周方向に延びる溝１２１を含む。更に、少なくとも１つのＨ形溝において、円周方向に延びる溝１２１のペアにおける円周方向に延びる溝１２１の各々は、望ましくは、支持ピン９６の円筒形外側面１０１及びインナーリング１０２の円筒形内側面１２５のうちの一方の外周の周りを完全には延びていない。
【００５７】
他のパターンは、インナーリング１０２のトラックの数、及び遊星軸受の潤滑及び冷却の目的で望ましいと考えられるオイル流の望ましい分配に応じて、相互接続溝１２１，１２２，１２３のネットワークに対して選択することができる。例えば、２つの螺旋溝１２２は、交差角度で配向され交差点にて接合されて、二等辺三角形の頂点に似た鋭角を形成することができ、螺旋溝１２２の複数のこれらのペアは、支持ピン９６又はインナーリング１０２の何れかの実質的に全長に沿って配置することができる。同様の実施例において、２つの螺旋溝１２２は、交差角度で配向され交差点にて接合されて鋭角を形成することができ、この鋭角は、円周方向溝１２１によって別の同様に構成された螺旋溝１２２のペアに接合することができ、該円周方向溝１２１は、その中間点にオイル供給孔１２６が配置されている。別のネットワークは、円周方向で離間して配置され、少なくとも１つの螺旋溝１２２及び代替として複数の螺旋溝１２２によって接続された軸方向溝１２３のペアを含み、各々の場合において、各螺旋溝１２２の中間点に配置されるオイル供給孔１２６を含む。軸方向溝１２３のペアは、インナーリング１０２の実質的に全長を、又はその短いセクションのみを延びることができる。更に、前述の実施例の各々において、螺旋溝１２２のピッチは、軸方向Ａに対して約６０度〜約２５度まで調整することができる。従って、ネットワークを形成する溝１２１，１２２，１２３の幾何学的配列の組み合わせは、明示的に図示され又は開示される本明細書で文字で説明される例示的なパターンに限定されない。
【００５８】
例えば、図３、４、７、８及び９に概略的に示すように、複数の通路１２４がインナーリング１０２を通って定められる。望ましくは、例えば、図４に概略的に示すように、インナーリング１０２を通って定められる複数の通路１２４の各々は、中心軸線１０６から半径方向の直線から約７度偏差した直線に沿って延びる。この角度偏差の度数は、通路１２４を孔加工する機械の要件及びアンダーカットチャンネル１２７，１２９に対応して通路１２４を孔加工するのに必要なスペースによって決まる。インナーリング１０２の直径が大きいほど、半径方向直線からインナーリング１０２の特定の直径までの角度偏差及び孔加工機械のサイズ要件が小さくなり、角度偏差が存在しなければ、通路１２４は、中心軸線１０６から半径方向直線に沿って延びることになる。例えば、図４に概略的に示すように、複数の通路１２４の各通路１２４の一方端は、インナーリング１０２の内側面１１２を通る内側開口１３１を定める。例えば、図８に概略的に示すように、各通路１２４の内側開口１３１は、支持ピン９６の円筒形外側面１０１及びインナーリング１０２の円筒形内側面１２５のうちの一方に定められた相互接続溝のネットワークの溝１２１，１２２，１２３の少なくとも１つと流体連通して配置される。
【００５９】
例えば、図４に概略的に示すように、各通路１２４の一方端は、インナーリング１０２の外側面１１３を通る外側開口１３２を定める。例えば、図２、３、４、７及び８に概略的に示すように、複数の通路１２４の各々の外側開口１３２の各々は、インナーリング１０２の外側面１１３に定められたトラックのそれぞれと流体連通して配置される。例えば、図４及び８に概略的に示すように、少なくとも１つの通路１２４（望ましくは、複数の通路１２４）の外側開口１３２は、インナーリング１０２の外側面１１３に定められる各トラックのアンダーカットチャンネル１２７，１２９の少なくとも１つに定められ、従って、インナーリング１０２の外側面１１３に定められるトラックのうちの少なくとも１つのトラックと流体連通して配置される。例えば、図９に概略的に示すように、少なくとも１つの通路１２４（望ましくは、複数の通路１２４）の外側開口１３２は、インナーリング１０２の外側面１１３に定められるガイドレール１０８のうちの少なくとも１つのガイドレールの外面１２８と流体連通して配置される。
【００６０】
用途及び設計仕様に応じて、何れかの所与の実施形態では、全ての通路１２４の外側開口１３２の全ては、アンダーカットチャンネル１２７，１２９に直接接続することができ、又は、全ての通路１２４の外側開口１３２の全ては、ガイドレール１０８の外面１２８に直接接続することができ、又は、開口１３２の一部がアンダーカットチャンネル１２７，１２９に接続され、開口１３２の一部がガイドレール１０８の外面１２８に接続することができる。
【００６１】
例えば、図４に概略的に示すように、インナーリング１０２の内側面１１２を通る内側開口１３１は、トラックの交互する側部上で各連続する外側開口１３２を交互配置したパターンで配列される。インナーリング１０２を通る各通路１２４は、中心軸線１０６上に一方端を有する半径を形成する軸線に沿って延びるので、図４に示すインナーリング１０２の内側面１１２における内側開口１３１のパターンはまた、インナーリング１０２の外側面１１３に存在する外側開口１３２のパターンを定める。従って、インナーリング１０２の外側面１１３を通る外側開口１３２はまた、トラックの交互する側部上で各連続する外側開口１３２を交互配置するパターンで配列される。インナーリング１０２を通る通路１２４の外側開口１３２の交互配置パターンは、遊星軸受の冷却を助けるオイル流を良好に円周方向に分配しながら、通路１２４の数を最小限にする役割を果たす。
【００６２】
図示の実施形態において、遊星ローラ軸受は、あらゆる好適な材料から形成することができる。例えば、少なくとも特定の例示的な実施形態において、ローラ軸受は、クロム鋼又は高炭素クロム鋼のような好適な金属材料から形成することができる。或いは、他の例示的な実施形態において、遊星ローラ軸受は、好適なセラミック材料から形成された１又はそれ以上の構成要素を含むことができる。
【００６３】
本明細書で記載される遊星軸受装置を備えた遊星ギアボックスは、従来技術に優る幾つかの利点を有する。相互接続された溝１２１，１２２，１２３のネットワークを利用して、遊星軸受のインナーリング１０２に提供されるオイル流の冷却効率を改善することにより、遊星軸受が受け取るオイル流をより効率的に使用することができる。この相互接続された溝１２１，１２２，１２３のネットワークは、遊星軸受を潤滑し冷却するのに必要とされるオイルの総量を最小限にする役割を果たす。遊星軸受へのオイルの流れを最小限にすることにより、遊星ギアボックスで損なわれる損失が最小限になり、これによりエンジン１０全体の効率が改善される。加えて、遊星軸受の冷却及び潤滑に必要なオイルの流れを最小限にすることで、オイルシステム全体のサイズを縮小することができる。
【００６４】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起され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、請求項の文言と差違のない構造要素を含む場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【００６５】
本発明の特定の実施形態を説明してきたが、本発明の技術的思想及び範囲から逸脱することなく種々の修正形態を実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。従って、本発明の好ましい実施形態及び本発明を実施する最良の形態についての上記の説明は、限定の目的ではなく例示の目的で提供される。
【符号の説明】
【００６６】
１０  ターボファンジェットエンジン
１２  長手方向又は軸方向中心線
１４  ファンセクション
１６  コアタービンエンジン
１８  外側ケーシング
２０  入口
２２  低圧圧縮機
２４  高圧圧縮機
２６  燃焼セクション
２８  高圧タービン
３０  低圧タービン
３２  ジェット排気セクション
３４  高圧シャフト／スプール
３６  低圧シャフト／スプール
３８  ファン
４０  ブレード
４２  ディスク
４４  作動部材
４５  ファンシャフト
４６  出力ギアボックス
４８  ナセル
５０  ファンケーシング又はナセル
５２  出口ガイドベーン
５４  下流側セクション
５６  バイパス空気流通路
５８  空気
６０  入口
６２  空気の第１の部分
６４  空気の第２の部分
６６  燃焼ガス
６８  ステータベーン
７０  タービンロータブレード
７２  ステータベーン
７４  タービンロータブレード
７６  ファンノズル排気セクション
７８  高温ガス経路
８０  サンギア
８１  サンギア８０のギア歯
８２  キャリア
８４  遊星ギア、アウターリング
８５  遊星ギア８４のギア歯
８６  リングギア
８７  リングギア８６のギア歯
８８  リングギア８６の中心円周方向フランジ
８９  フランジ８８を通る軸方向孔
９０  キャリアの前方壁
９１  前方壁９０を通るボア
９２  キャリアの後方壁
９３  後方壁を通るボア
９４  キャリアの軸方向に延びる側壁
９５  支持ピン９６の前方壁
９６  遊星軸受の支持ピン
９７  ピン９６のネジ付き縮小直径面
９８  ピン９６の環状の半径方向外向きに延びるフランジ
９９  ピン９６用のリテーナ
１０１  ピン９６の円筒形外側面
１０２  インナーリング
１０３  遊星ギア８４のアウターレースを定める円筒形内側面
１０４  円筒ローラ
１０６  ピン９６の中心軸及び遊星ギア８４の回転軸
１０７  インナーリング１０２の前方軌道
１０８  インナーリング１０２のガイドレール
１０９  インナーリング１０２の後方軌道
１１０  インナーリング１０２のガイドレール１０８の側壁
１１２  インナーリング１０２の円筒形内側面
１１３  インナーリング１０２の円筒形外側面
１１４  ローラ１０４の円筒形外側面
１１６  遊星軸受のアウターレース
１１８  ローラケージ
１１９  ローラケージ１１８のショルダ要素
１２０  ローラケージ１１８のリブ要素
１２１  円周方向に延びる溝
１２２  螺旋形状の溝
１２３  軸方向に延びる溝
１２４  インナーリング１０２を通る通路
１２５  支持ピン９６の円筒形内側面
１２６  支持ピン９６を通るオイル送給孔
１２７  軌道１０７におけるアンダーカットチャンネル
１２８  ガイドレール１０８の外面
１２９  軌道１０９におけるアンダーカットチャンネル
１３０  支持ピン９６の外側面１０１における出口開口
１３１  インナーリング１０２の内側面１１２を通る通路１２４の内側開口
１３２  インナーリング１０２の外側面１１３を通る外側開口
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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