(57)【要約】【課題】  現代の航空機の高い電力要求に適合しうる、補機ギアボックスを機械的に駆動する装置を提供する。【解決手段】  ガスタービンエンジンの補機ギアボックス（２４）のための機械的駆動システムが提供される。ガスタービンエンジンは、高圧ドライブシャフト（１２）および低圧ドライブシャフト（１４）を含む。機械的駆動システムは、タワーシャフト（３２）およびレイシャフト（３８）を含む。タワーシャフト（３８）は、第一のギア配列（３４）によってガスタービンエンジンの低圧ドライブシャフトに接続される。レイシャフト（３８）は、第二のギア配列（３６）によってタワーシャフトに接続され、かつ補機ギアボックスに接続される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧コンプレッサー（１６）および低圧タービン（２２）の間に延在し、かつそれらに接続された低圧ドライブシャフト（１４）を有するガスタービンエンジンの補機ギアボックス（２４）のための機械的駆動システムであって、該駆動システムは、
第一のギア配列（３４）によって低圧ドライブシャフトに接続されたタワーシャフト（３２）と、
第二のギア配列（３６）によってタワーシャフトに接続され、かつ補機ギアボックスに接続されたレイシャフト（３８）とを有することを特徴とする、駆動システム。
【請求項２】
第一のギア配列（３４）が、互いに係合した第一ギア（４０）および第二ギア（４２）を含み、第一ギアが低圧シャフト（１４）に取り付けられ、第二ギアがタワーシャフト（３２）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１記載の機械的駆動システム。
【請求項３】
第一ギア（４０）および第二ギア（４２）が、噛み合うベベルギア対であることを特徴とする、請求項２記載の機械的駆動システム。
【請求項４】
第二のギア配列（３６）が、互いに係合している第三ギア（６０）および第四ギア（６２）を含み、第三ギアがタワーシャフト（３２）に取り付けられ、第四ギアがレイシャフト（３８）に取り付けられていることを特徴とする、請求項３記載の機械的駆動システム。
【請求項５】
第三ギア（６０）および第四ギア（６２）が、噛み合うベベルギア対であることを特徴とする、請求項４記載の機械的駆動システム。
【請求項６】
第一のギア配列（３４）が、第一ギア（４４）、第二ギア（４６）、第三ギア（５０）、第四ギア（５２）、および中間シャフト（４８）を含み、
第一ギアが低圧ドライブシャフト（１４）に取り付けられ、第二ギアおよび第三ギアが中間シャフトに取り付けられ、第四ギアがタワーシャフト（３２）に取り付けられ、
第一ギアが第二ギアに係合し、かつ第三ギアが第四ギアに係合していることを特徴とする、請求項１記載の機械的駆動システム。
【請求項７】
第一ギア（４４）および第二ギア（４６）が、噛み合うスパーギア対であることを特徴とする、請求項６記載の機械的駆動システム。
【請求項８】
第三ギア（５０）および第四ギア（５２）が、噛み合うベベルギア対であることを特徴とする、請求項６記載の機械的駆動システム。
【請求項９】
第二のギア配列（３６）が、互いに係合している第五ギア（６０）および第六ギア（６２）を含み、第五ギアがタワーシャフト（３２）に取り付けられ、第六ギアがレイシャフト（３８）に取り付けられていることを特徴とする、請求項６記載の機械的駆動システム。
【請求項１０】
第五ギア（６０）および第六ギア（６２）が、噛み合うベベルギア対であることを特徴とする、請求項９記載の機械的駆動システム。
【請求項１１】
高圧コンプレッサー（１８）および高圧タービン（２０）に接続され、かつその間に延在する高圧ドライブシャフト（１２）と、
低圧コンプレッサー（１６）および低圧タービン（２２）に接続され、かつその間に延在する低圧ドライブシャフト（１４）とを有するガスタービンエンジンであって、
高圧ドライブシャフト（１２）および低圧ドライブシャフト（１４）は、軸方向に延在するエンジンの中心線（２８）を中心として回転し、
ガスタービンエンジンはさらに、
補機ギアボックス（２４）と、
第一のギア配列（３４）によって低圧ドライブシャフトに接続されるタワーシャフト（３２）と、
第二のギア配列（３６）によってタワーシャフトに接続され、かつ補機ギアボックスに接続されるレイシャフト（３８）とを有することを特徴とする、ガスタービンエンジン。
【請求項１２】
第一のギア配列（３４）が、互いに係合している第一ギア（４０）および第二ギア（４２）を含み、第一ギアが低圧シャフト（１４）に取り付けられ、第二ギアがタワーシャフト（３２）に取り付けられてい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。
【請求項１３】
第二のギア配列（３６）が、互いに係合している第三ギア（６０）および第四ギア（６２）を含み、第三ギアがタワーシャフト（３２）に取り付けられ、第四ギアがレイシャフト（３８）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１２記載のガスタービンエンジン。
【請求項１４】
第一のギア配列（３４）が、第一ギア（４４）、第二ギア（４６）、第三ギア（５０）、第四ギア（５２）、および中間シャフト（４８）を含み、
第一ギアが低圧ドライブシャフト（１４）に取り付けられ、第二ギアおよび第三ギアが中間シャフトに取り付けられ、第四ギアがタワーシャフト（３２）に取り付けられ、
第一ギアが第二ギアに係合し、かつ第三ギアが第四ギアに係合してい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。
【請求項１５】
第二のギア配列（３６）が、互いに係合している第五ギア（６０）および第六ギア（６２）を含み、第五ギアがタワーシャフト（３２）に取り付けられ、第六ギアがレイシャフト（３８）に取り付けられてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主にガスタービンエンジン、特に補機ギアボックスを駆動するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンを備えた航空機は、燃料ポンプ、排油ポンプ、発電機、油圧ポンプなどの補機システムの駆動のため、非常に多くの場合、機械的に駆動される補機ギアボックスを含む。補機ギアボックスの所要動力は、航空機内の電気システムの数が増えるにつれて増加する。従来では、補機ギアボックスは、ガスタービンエンジンの高圧タービンおよび高圧コンプレッサーの間に延在するドライブシャフト（すなわち、「高圧ドライブシャフト」）に接続された機械システムによって駆動されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、高圧ドライブシャフトから動力を抽出する能力は限られている。現代の航空機の高い電力要求に適合しうる、補機ギアボックスを機械的に駆動する装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に従って、ガスタービンエンジンの補機ギアボックスのための機械的駆動システムが提供される。ガスタービンエンジンは高圧ドライブシャフトおよび低圧ドライブシャフトを含む。機械的駆動システムはタワーシャフトおよびレイシャフトを含む。タワーシャフトは第一のギア配列によってガスタービンエンジンの低圧ドライブシャフトに接続される。レイシャフトは第二のギア配列によって第一タワーシャフトに接続され、かつ補機ギアボックスに接続される。
【０００５】
本発明の補機ギアボックスのための機械的駆動システムの利点の一つは、高圧ドライブシャフトに係合したタワーシャフトを用いる従来技術の機械的駆動システムに対してさらなる多機能性および性能を提供することにある。例えば、使用目的によっては実質的にエンジンの性能に影響を及ぼすことなく高圧ドライブシャフトからよりも低圧ドライブシャフトからより多くの動力を引き出すことが可能である。
【０００６】
本発明のこれらのおよび他の目的、特徴および利点は本発明の詳細な説明を踏まえて明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１を参照すると、ガスタービンエンジン１０が図式的に示されている。エンジン１０は、高圧ドライブシャフト１２、低圧ドライブシャフト１４、低圧コンプレッサー１６、高圧コンプレッサー１８、高圧タービン２０、低圧タービン２２、補機ギアボックス２４、および補機ギアボックス２４のための機械的駆動システム２６を含む。ドライブシャフト１２、１４、コンプレッサー部１６、１８、およびタービン部２０、２２は軸方向に延在するエンジンの中心線２８と同軸である。
【０００８】
低圧コンプレッサー１６は高圧コンプレッサー１８の軸方向前方に配され、また高圧タービン２０は低圧タービン２２の前方に配される。用語「前方」および「後方」は軸方向に延在するエンジンの中心線２８に沿った位置を表すために用いられる。第二構成部品の「前方」の第一構成部品はエンジン１０の入口３０により近く配置される。第二構成部品は第一構成部品の「後方」に配置される。ほとんどの場合、エンジン１０のコアを通して移動するガス流れは後方の構成部品を通過する前に前方の構成部品を通過する。低圧および高圧コンプレッサー部１６、１８と、高圧および低圧タービン部２０、２２はそれぞれ多数のステーターおよびローターステージを含む。
【０００９】
高圧ドライブシャフト１２は、高圧コンプレッサー１８および高圧タービン２０に接続され、かつその間に延在している。低圧ドライブシャフト１４は、低圧コンプレッサー１６および低圧タービン２２に接続され、かつその間に延在している。高圧ドライブシャフト１２および低圧ドライブシャフト１４は、軸方向に延在するエンジンの中心線２８を中心として回転する。ドライブシャフト１２、１４は、構成部品の間の関係を簡単に図示するように同軸の円筒として図式的に図１に示されている。たいていの低圧および高圧ドライブシャフトは同軸であるが、ドライブシャフト１２、１４に取り付けられ、または隣接して配される様々な構成部品の全てに対応するために比較的複雑な形状を有する。図２および図３に示されるドライブシャフト１２、１４の一部は、ガスタービンエンジン内で実際に使われるものにより近い形状で示されている。
【００１０】
図１〜図３を参照すると、補機ギアボックス２４のための機械的駆動システム２６はタワーシャフト３２、低圧ドライブシャフトギア配列３４（「ＬＰＤＳギア配列」）、アングルギア配列３６、およびレイシャフト３８を含む。ＬＰＤＳギア配列３４は様々な実施例を想定することができる。第一の実施例においては（図２参照）、ＬＰＤＳギア配列３４は第一ベベルギア４０および第二ベベルギア４２を含む。第一ベベルギア４０は低圧ドライブシャフト１４に固定される（例えば、一つまたは複数のスプラインによって）。第一ベベルギア４０は第二ベベルギア４２と係合するための多数の歯を含む。第二ベベルギア４２はタワーシャフト３２に固定される。
【００１１】
第二の実施例においては（図３参照）、ＬＰＤＳギア配列３４は、第一スパーギア４４、第二スパーギア４６、中間シャフト４８、第一ベベルギア５０、および第二ベベルギア５２を含む。第一スパーギア４４は低圧ドライブシャフト１４に固定される（例えば、一つまたは複数のスプラインによって）。第一スパーギア４４は第二スパーギア４６と係合するための多数の歯を含む。第二スパーギア４６および第一ベベルギア５０は中間シャフト４８に取り付けられる。第二スパーギア４６は第一スパーギア４４と整列され、かつ係合する。第一ベベルギア５０はタワーシャフト３２に固定されている第二ベベルギア５２と係合するための多数の歯を含む。
【００１２】
タワーシャフト３２は縦方向に延在する軸５６を中心として回転可能であるボディ５４を有する。タワーシャフト３２は単一のシャフトであっても、あるいは互いに接続された多数の部分を含んでもよい（例えば、スプラインなどによって）。タワーシャフト３２は、通常エンジンの中心線２８に対して垂直に、またはそれに対してわずかな角度をなすように配置される。いくつかの実施例では、タワーシャフト３２はタワーシャフト３２を的確な位置に設置し、タワーシャフト３２の回転を容易にするために一つまたは複数のベアリングマウント５８を含む。前述の通り、第二ベベルギア５２はタワーシャフト３２の一端に固定される。
【００１３】
図４を参照すると、アングルギア配列３６は様々な実施例を想定することができる。一つの実施例においては、アングルギア配列３６は、第一ベベルギア６０および第二ベベルギア６２を含む。第一ベベルギア６０はタワーシャフト３２に取り付けられ、第二ベベルギア６２はレイシャフト３８に取り付けられる。レイシャフト３８は縦方向に延在する軸を中心として回転可能であり、また通常タワーシャフト回転軸５６に対してほぼ垂直になるように配置される。いくつかの実施例においては、レイシャフト３８は、レイシャフト３８を的確な位置に設置し、レイシャフト３８の回転を容易にするために通常一つまたは複数のベアリングマウント７６を含む。前述の通り、第二ベベルギア６２はレイシャフト３８の一端に固定される。レイシャフト３８を補機ギアボックス２４に接続するため、カップリング（図示せず）がレイシャフト３８の他端に取り付けられるか、あるいは形成される。
【００１４】
エンジンの運転時においては、低圧ドライブシャフト１４の回転は、ＬＰＤＳギア配列３４を駆動し、ＬＰＤＳギア配列３４の回転を引き起こす。ＬＰＤＳギア配列３４は、続いてタワーシャフト３２を駆動し、それ自身の軸５６を中心としたタワーシャフト３２の回転を引き起こす。タワーシャフト３２は、続いてアングルギア配列３６を駆動し、アングルギア配列３６の回転を引き起こす。アングルギア配列３６は、続いてレイシャフト３８を駆動し、レイシャフト３８の回転を引き起こす。補機ギアボックス２４に連結されたレイシャフト３８は、補機ギアボックス２４を駆動する。
【００１５】
本発明はその詳細な実施例に関して示され、また説明されているが、その形態および詳細の様々な変更は本発明の趣旨と範囲から逸脱することなくなされることは、当業者であれば分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】低圧ドライブシャフトギア配列の実施例を示す断面図である。
【図３】低圧ドライブシャフトギア配列の実施例を示す断面図である。
【図４】アングルギア配列の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０…ガスタービンエンジン
１２…高圧ドライブシャフト
１４…低圧ドライブシャフト
１６…低圧コンプレッサー
１８…高圧コンプレッサー
２０…高圧タービン
２２…低圧タービン
２４…補機ギアボックス
２６…機械的駆動システム
２８…エンジンの中心線
３０…入口
３２…タワーシャフト
３４…低圧ドライブシャフトギア配列
３６…アングルギア配列
３８…レイシャフト
【図１】
2005240801.tif 000003
【図２】
2005240801.tif 000004
【図３】
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【図４】
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