(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転軸を収納する円筒状のエンジンケーシング（１１）の外壁面に設けた取付フランジ（１３）の平坦な割り面（１３ａ）に、補機（５１〜５４）を駆動する補機駆動軸（３１〜３４）を支持するギヤボックス（１２）に設けた平坦な割り面（１２ａ）を突き合わせてボルト（１４，１５）で締結することで、エンジンケーシング（１１）でギヤボックス（１２）の全重量を支持し、エンジンケーシング（１１）を内側から外側に貫通し、かつエンジン回転軸に対して傾斜角をもつラジアルドライブ軸（１６）を介して該エンジン回転軸の駆動力を補機駆動軸（３１〜３４）に伝達するガスタービンエンジンの補機駆動ユニットにおいて、
取付フランジ（１３）の割り面（１３ａ）およびギヤボックス（１２）の割り面（１２ａ）をエンジン回転軸に対して平行に配置したことを特徴とするガスタービンエンジンの補機駆動ユニット。
【請求項２】
補機駆動軸（３１〜３４）は第１補機駆動軸（３１）、第２補機駆動軸（３２）、第３補機駆動軸（３３）および第４補機駆動軸（３４）で構成され、これらの第１〜第４補機駆動軸（３１〜３４）はエンジン回転軸と平行であって、かつ円筒状のエンジンケーシング（１１）の下部外周面に沿うように相互に円周方向に所定距離だけ離間して配置されることを特徴とする、請求項１に記載のガスタービンエンジンの補機駆動ユニット。
【請求項３】
ギヤボックス（１２）の割り面（１２ａ）の中央にラジアルドライブ軸（１６）の軸線と直交する座面を形成し、この座面に固定したギヤハウジング（１７）にラジアルドライブ軸（１６）の駆動力を補機駆動軸（３１〜３４）を伝達する駆動ベベルギヤ（１９）を支持し、この駆動ベベルギヤ（１９）にラジアルドライブ軸（１６）の下端を結合したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のガスタービンエンジンの補機駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンのエンジンケーシングの外壁面にギヤボックスを取り付け、ギヤボックスに支持した補機をラジアルドライブ軸を介して駆動する補機駆動ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンエンジンの補機駆動ユニットとして、例えば特開昭６０−１９２８３８号公報に記載されたものが公知である。このガスタービンエンジンはエンジンケーシングの外壁面に取り付けられた２個のギヤボックスを備えており、それぞれのギヤボックスはエンジンケーシングの内部に設けた遊星歯車機構のリングギヤから駆動力を伝達されて複数の補機を駆動するようになっている。
【０００３】
またガスタービンエンジンのエンジンケーシングを内側から外側に貫通するラジアルドライブ軸を備え、エンジンのコンプレッサ軸の駆動力を前記ラジアルドライブ軸を介してエンジンケーシングに外壁面に取り付けたギヤボックスに伝達し、このギヤボックスに支持した複数の補機を駆動する補機駆動ユニットも公知である。この種の補機駆動ユニットを駆動するラジアルドライブ軸は、エンジンの空気流路の形状やエンジンの全長に起因して、エンジンのコンプレッサ軸に対して前後方向に傾斜して配置されることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで傾斜したラジアルドライブ軸を備えた上記後者のガスタービンエンジンは、エンジンケーシングおよびギヤボックスを結合する割り面が前記ラジアルドライブ軸に対して直交するように（つまりコンプレッサ軸に対して傾斜するように）配置されていた。しかしながら、前記割り面をコンプレッサ軸に対して傾斜するように配置すると、エンジンケーシングの下面とギヤボックスの上面との距離を少なくとも割り面の前端および後端の高さの差だけ離す必要があり、そのためにガスタービンエンジン全体が大型化するという問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、補機駆動ユニットのギヤボックスをエンジンケーシングにできるだけ接近させてガスタービンエンジン全体を小型化することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジン回転軸を収納する円筒状のエンジンケーシングの外壁面に設けた取付フランジの平坦な割り面に、補機を駆動する補機駆動軸を支持するギヤボックスに設けた平坦な割り面を突き合わせてボルトで締結することで、エンジンケーシングでギヤボックスの全重量を支持し、エンジンケーシングを内側から外側に貫通し、かつエンジン回転軸に対して傾斜角をもつラジアルドライブ軸を介して該エンジン回転軸の駆動力を補機駆動軸に伝達するガスタービンエンジンの補機駆動ユニットにおいて、取付フランジの割り面およびギヤボックスの割り面をエンジン回転軸に対して平行に配置したことを特徴とするガスタービンエンジンの補機駆動ユニットが提案される。
【０００７】
上記構成によれば、エンジンケーシングの取付フランジの平坦な割り面およびギヤボックスの平坦な割り面を突き合わせてボルトで締結することで、エンジンケーシングでギヤボックスの全重量を支持するに際して、それらの割り面をエンジン回転軸に対して平行に配置したので、取付フランジの高さを減少させてギヤボックスをエンジンケーシングにできるだけ接近させ、ガスタービンエンジン全体を小型化することができる。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、補機駆動軸は第１補機駆動軸、第２補機駆動軸、第３補機駆動軸および第４補機駆動軸で構成され、これらの第１〜第４補機駆動軸はエンジン回転軸と平行であって、かつ円筒状のエンジンケーシングの下部外周面に沿うように相互に円周方向に所定距離だけ離間して配置されることを特徴とするガスタービンエンジンの補機駆動ユニットが提案される。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、ギヤボックスの割り面の中央にラジアルドライブ軸の軸線と直交する座面を形成し、この座面に固定したギヤハウジングにラジアルドライブ軸の駆動力を補機駆動軸を伝達する駆動ベベルギヤを支持し、この駆動ベベルギヤにラジアルドライブ軸の下端を結合したことを特徴とするガスタービンエンジンの補機駆動ユニットが提案される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。  図１〜図９は本発明の一実施例を示すもので、図１はガスタービンエンジンの補機駆動ユニットの正面図（図３の１−１線矢視図）、図２はガスタービンエンジンの補機駆動ユニットの後面図（図３の２−２線矢視図）、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の要部拡大図、図５は図２の５−５線断面図、図６は図２の６−６線断面図、図７は図６の工具挿入孔を蓋体で閉塞した状態を示す図、図８は図３の８部拡大図、図９はシール保持部材の斜視図である。
【００１１】
図１〜図５に示すように、航空機用のガスタービンエンジンＥは概略円筒状のエンジンケーシング１１を備えており、そのエンジンケーシング１１の下部外壁面に補機駆動ユニットＡが取り付けられる。補機駆動ユニットＡはエンジンケーシング１１の外壁面に沿うように円弧状に湾曲したギヤボックス１２を備えており、ギヤボックス１２の上面に形成した割り面１２ａがエンジンケーシング１１の下面に突設した取付フランジ１３の割り面１３ａに４本のボルト１４，１４，１５，１５で固定される。エンジンケーシング１１の取付フランジ１３の割り面１３ａおよびギヤボックス１２の割り面１２ａはガスタービンエンジンＥの回転軸（コンプレッサ軸あるいはタービン軸）の軸線に対して平行な平面から構成されており、その前部において取付フランジ１３の板状の取付部１３ｂを下向きに貫通するボルト１４，１４をギヤボックス１２の割り面１２ａに螺合し、その後部においてギヤボックス１２の板状の取付部１２ｂを上向きに貫通するボルト１５，１５を取付フランジ１３の割り面１３ａに螺合することにより、補機駆動ユニットＡがエンジンケーシング１１に固定される。このとき、ギヤボックス１２の割り面１２ａおよび取付フランジ１３の割り面１３ａ間に位置決め用のノックピン２３…が装着される。
【００１２】
ガスタービンエンジンＥの軸線上に配置された回転軸であるコンプレッサ軸（図示せず）により駆動されるラジアルドライブ軸１６は、その半径方向外端が後方に偏倚することにより前記軸線から後下方に斜めに延びている。ギヤボックス１２の割り面１２ａの中央にギヤハウジング１７がボルト１８…で固定されており、駆動ベベルギヤ１９が割り面１２ａの中央に設けたボールベアリング２０とギヤハウジング１７に設けたローラベアリング２１とによって回転自在に支持される。そしてラジアルドライブ軸１６の下端が駆動ベベルギヤ１９にスプライン結合２２される。
【００１３】
ギヤボックス１２をエンジンケーシング１１の取付フランジ１３に結合するには、図５においてギヤボックス１２をラジアルドライブ軸１６と平行な矢印ａ方向に斜めに上昇させ、駆動ベベルギヤ１９をラジアルドライブ軸１６の下端にスプライン結合２２する。そして最後にギヤボックス１２を真上に向けて矢印ｂ方向に移動させ、ノックピン２３…をギヤボックス１２の割り面１２ａおよび取付フランジ１３の割り面１３ａに係合させる。このとき、ラジアルドライブ軸１６が矢印ｃ，ｃ′方向に僅かにこじられるが、上端を支持されたラジアルドライブ軸１６の下端は矢印ｃ，ｃ′方向に若干撓むことができるため、組付けに支障はない。
【００１４】
以上のように、ギヤボックス１２の割り面１２ａおよび取付フランジ１３の割り面１３ａをコンプレッサ軸の軸線と平行に配置したので、エンジンケーシング１１の下面とギヤボックス１２の前部上面との距離Ｈ（図５参照）を短縮し、ギヤボックス１２をエンジンケーシング１１にできるだけ接近させてガスタービンエンジンＥ全体をコンパクト化することができる。その理由は、従来のようにギヤボックス１２の割り面１２ａおよび取付フランジ１３の割り面１３ａを前傾したラジアルドライブ軸１６に直交するように形成すると、両割り面１２ａ，１３ａの後部の高さ（ボルト１５，１５の位置）を無闇に高くできないことから、両割り面１２ａ，１３ａの前部の高さ（ボルト１４，１４の位置）が必然的に低くなり、そのために取付フランジ１３が厚くなって前記距離Ｈが増加してしまうからである。
【００１５】
ギヤボックス１２には第１補機駆動軸３１、第２補機駆動軸３２、第３補機駆動軸３３および第４補機駆動軸３４が、その長手方向を前後方向に（コンプレッサ軸の軸線と平行に）に向け、かつ左右方向（エンジンケーシング１１の円周方向）に所定距離だけ離間してエンジンケーシング１１の下部外壁面に沿うように配置される。
【００１６】
ギヤボックス１２にボールベアリング３５およびローラベアリング３６で支持された第１補機駆動軸３１は被動ベベルギヤ３７および第１スパーギヤ３８を備えており、被動ベベルギヤ３７はラジアルドライブ軸１６に結合された駆動ベベルギヤ１９に噛合する。またギヤボックス１２に一対のローラベアリング３９，４０で支持された第２補機駆動軸３２は第２スパーギヤ４１を備えており、この第２スパーギヤ４１は第１補機駆動軸３１の第１スパーギヤ３８に噛合する。またギヤボックス１２に一対のローラベアリング４２，４３で支持された第３補機駆動軸３３は、前記第１補機駆動軸３１の第１スパーギヤ３８に噛合する第３スパーギヤ４４を備えるとともに、ギヤボックス１２に一対のローラベアリング４５，４６で支持された第４補機駆動軸３４は、前記第３補機駆動軸３３の第３スパーギヤ４４に噛合する第４スパーギヤ４７を備える。
【００１７】
従って、コンプレッサ軸の駆動力はラジアルドライブ軸１６の駆動ベベルギヤ１９→第１補機駆動軸３１の被動ベベルギヤ３７→第１補機駆動軸３１の第１スパーギヤ３８→第２補機駆動軸３２の第２スパーギヤ４１の経路で伝達され、第１補機駆動軸３１および第２補機駆動軸３２を駆動する。また第１補機駆動軸３１の駆動力は、その第１スパーギヤ３８→第３補機駆動軸３３の第３スパーギヤ４４→第４補機駆動軸３４の第４スパーギヤ４７の経路で伝達され、第３補機駆動軸３３および第４補機駆動軸３４を駆動する。
【００１８】
ギヤボックス１２の前面には補機としてのスタータモータ５１および油圧ポンプ５２が取り付けられ、ギヤボックス１２の後面には補機としての燃料ポンプ５３およびオイルポンプ５４が取り付けられる。スタータモータ５１は第１補機駆動軸３１により駆動され、油圧ポンプ５２は第４補機駆動軸３４により駆動される。また燃料ポンプ５３は第３補機駆動軸３３により駆動され、オイルポンプ５４は第２補機駆動軸３２により駆動される。  スタータモータ５１はガスタービンエンジンＥの始動時に第１補機駆動軸３１およびラジアルドライブ軸１６を介してエンジンＥのコンプレッサ軸を駆動するためのもので、そのモータ軸５５は第１補機駆動軸３１の前端にスプライン結合される。尚、ガスタービンエンジンＥの始動後は、スタータモータ５１はガスタービンエンジンＥにより駆動されてジェネレータとして機能する。
【００１９】
油圧ポンプ５２は機体の各種油圧装置を作動させる油圧を発生させるもので、ギヤボックス１２の前面にアダプタ５６を介して取り付けられ、そのポンプ軸５７は第４補機駆動軸３４の前端にスプライン結合される。
【００２０】
第４補機駆動軸３４には、エアーを含むオイルからオイルだけを分離するオイル分離器５８が設けられる。中空に形成された第４補機駆動軸３４にはエアー入口開口３４ａ…およびエアー出口開口３４ｂが形成されており、放射状に配置された多数のベーン５９ａ…を備えたロータ５９がエアー入口開口３４ａ…の周囲を囲むように取り付けられる。エアーを含むオイルがロータ５９のベーン５９ａ…に接触すると、オイルが遠心力が半径方向外側にはね飛ばされ、エアーだけがエアー入口開口３４ａ…、第４補機駆動軸３４の内部空間、エアー出口開口３４ｂおよびエアー排出管６０を経てギヤボックス１２の外部に排出される。
【００２１】
燃料ポンプ５３はガスタービンエンジンＥに燃料を供給するためのもので、そのポンプ軸６１は第３補機駆動軸３３の後端にスプライン結合される。
【００２２】
燃料ポンプ５３の前部、すなわちギヤボックス１２との結合部の近傍に、ステータおよびロータを有するジェネレータ６２が設けられる。ステータは燃料ポンプ５３のケーシング６３の内面に固定されており、コア６４およびその外周に巻回されたコイル６５から構成され、またロータは第３補機駆動軸３３の外周に固定された複数のマグネット６６…から構成される。
【００２３】
オイルポンプ５４はガスタービンエンジンＥおよびギヤボックス１２の各部を潤滑するオイルを供給するためのもので、何れも外接型ギヤポンプから構成されるギヤボックススカベンジポンプ６７と、エンジンスカベンジポンプ６８と、フィードポンプ６９とを備えている。ギヤボックススカベンジポンプ６７およびエンジンスカベンジポンプ６８は共通の駆動ポンプ軸７０および被動ポンプ軸７１を備え、またフイードポンプ６９は専用の駆動ポンプ軸７２および被動ポンプ軸７３を備えており、前者の駆動ポンプ軸７０の前端を第２補機駆動軸３２の後端にスプライン結合し、かつ前者の駆動ポンプ軸７０の後端を後者の駆動ポンプ軸７２の前端にスプライン結合することにより、第２補機駆動軸３２で３セットのポンプ６７，６８，６９を駆動するようになっている。
【００２４】
第４スパーギヤ４７のギヤ歯に対向する２個の速度センサ７４，７４がギヤボックス１２に支持されており、それら速度センサ７４，７４はコネクタ７５，７５を介して制御装置に接続される。
【００２５】
尚、図１における符号１２ｃはスタータモータ５１が取り付けられるギヤボックス１２の座面であり、符号５６ａは油圧ポンプ５２が取り付けられるアダプタ５６の座面である。また図２における符号１２ｄは燃料ポンプ５３が取り付けられるギヤボックス１２の座面であり、符号１２ｅはオイルポンプ５４が取り付けられるギヤボックス１２の座面である。
【００２６】
図２および図６に示すように、ギヤボックス１２の後面右側に工具挿入孔１２ｆが形成される。クランク状の工具８１の先端にはジャーナル８１ａおよびギヤ８１ｂが形成されており、ジャーナル８１ａをギヤボックス１２の工具挿入孔１２ｆに挿入すると、ギヤ８１ｂが第４スパーギヤ４７に噛合する。従って、工具８１を手動で回転させると、ギヤ８１ｂの回転が第４スパーギヤ４７→第３スパーギヤ４４→第１スパーギヤ３８→被動ベベルギヤ３７→駆動ベベルギヤ１９→ラジアルドライブ軸１６を経てガスタービンエンジンＥのコンプレッサ軸を回転させるため、ファイバースコープを使用してコンプレッサブレードの目視検査を行うことができる。
【００２７】
このように、ギヤボックス１２に予め形成した工具挿入孔１２ｆに工具８１を挿入してギヤボックス１２の補機駆動軸３１〜３４を回転させるので、何れかの補機５１，５２，５３，５４をギヤボックス１２から取り外し、露出した補機駆動軸３１〜３４の軸端部に工具を挿入して回転させる必要がなくなり、メンテナンス性が大幅に向上する。尚、工具８１の不使用時には、ギヤボックス１２の工具挿入孔１２ｆは蓋体８２を２本のボルト８３，８３で固定することにより閉鎖される（図７参照）。
【００２８】
図１および図４から明らかなように、油圧ポンプ５２をギヤボックス１２に支持するためのアダプタ５６は円形のフランジ５６ｂを備えており、このフランジ５６ｂを貫通する６本のボルト８４…でアダプタ５６がギヤボックス１２に固定される。従って、油圧ポンプ５２が４本のボルト８５…で固定される正方形の座面５６ａの大きさだけが異なる複数のアダプタ５６を用意しておき、そのうちから任意のアダプタ５６を選択して使用すれば、ギヤボックス１２そのものを設計変更することなく種々の大きさの油圧ポンプ５２を装着することができ、汎用性が高められる。
【００２９】
図８および図９から明らかなように、ギヤボックス１２にスタータモータ５１を支持する座面１２ｃの内側に円形の凹部１２ｇが形成されており、この凹部１２ｇに環状のシール保持部材８６が嵌合する。シール保持部材８６は外周面にＯリング支持溝８６ａを備え、内周面に半径方向内側に突出する第１フランジ８６ｂを備え、第１補機駆動軸３１の軸端側に位置する側面に半径方向外側に突出する第２フランジ８６ｃを一体に備える。シール保持部材８６のＯリング支持溝８６ａには凹部１２ｇの内周面との間をシールするＯリング８７が支持され、またシール保持部材８６の第１フランジ８６ｂとギヤボックス１２のフランジ１２ｈとの間に第１補機駆動軸３１との軸端部外周をシールするシール部材８８が支持される。ギヤボックス１２の座面１２ｃに固定されたスタータモータ５１に一体に形成した環状の凸部５１ａがギヤボックス１２の凹部１２ｇに嵌合しており、この凸部５１ｇの先端と凹部１２ｇの底壁との間にシール保持部材８６が挟まれて抜け止めされる。
【００３０】
従って、シール部材８８をメンテナンスするには、スタータモータ５１をギヤボックス１２から取り外した後に、シール保持部材８６の第２フランジ８６ｃに工具を引っかけて凹部１２ｇから引き出せば、シール部材８８が凹部１２ｇ内に完全に露出するため、専用の工具等を必要とせずにシール部材８８を簡単に着脱することができる。これにより、シール保持部材８６を用いずにギヤボックス１２にシール部材８８を直接支持した場合に比べて、作業性が大幅に向上する。しかもスタータモータ５１の凸部５１ａを利用してシール保持部材８６を抜け止めするので、サークリップ等の特別の抜け止め部材が不要になって部品点数が削減される。
【００３１】
またギヤボックス１２に、その凹部１２ｇに臨むオイル溝１２ｉを形成することにより、ローラベアリング３６とシール部材８８とに挟まれた空間にオイルを供給して該ローラベアリング３６の潤滑効果を高めることができる。このとき、シール保持部材８６がオイル溝１２ｉの壁面の一部を構成するので、そのオイル溝１２ｉの加工が容易になる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
例えば、補機は実施例のスタータモータ５１、油圧ポンプ５２、燃料ポンプ５３およびオイルポンプ５４に限定されず、補機駆動軸の本数も実施例の４本に限定されるものではない。また実施例ではラジアルドライブ軸１６の半径方向外側が後方に傾斜しているが、それが前方に傾斜していても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、エンジンケーシングの取付フランジの平坦な割り面およびギヤボックスの平坦な割り面を突き合わせてボルトで締結することで、エンジンケーシングでギヤボックスの全重量を支持するに際して、それらの割り面をエンジン回転軸に対して平行に配置したので、取付フランジの高さを減少させてギヤボックスをエンジンケーシングにできるだけ接近させ、ガスタービンエンジン全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ガスタービンエンジンの補機駆動ユニットの正面図（図３の１−１線矢視図）
【図２】  ガスタービンエンジンの補機駆動ユニットの後面図（図３の２−２線矢視図）
【図３】  図２の３−３線断面図
【図４】  図３の要部拡大図
【図５】  図２の５−５線断面図
【図６】  図２の６−６線断面図
【図７】  図６の工具挿入孔を蓋体で閉塞した状態を示す図
【図８】  図３の８部拡大図
【図９】  シール保持部材の斜視図
【符号の説明】
１１        エンジンケーシング
１２        ギヤボックス
１２ａ      割り面
１３        取付フランジ
１３ａ      割り面
１４        ボルト
１５        ボルト
１７ ギヤハウジング
１９ 駆動ベベルギヤ
３１        第１補機駆動軸（補機駆動軸）
３２        第２補機駆動軸（補機駆動軸）
３３        第３補機駆動軸（補機駆動軸）
３４        第４補機駆動軸（補機駆動軸）
５１        スタータモータ（補機）
５２        油圧ポンプ（補機）
５３        燃料ポンプ（補機）
５４        オイルポンプ（補機）
【図１】
0004490553.tif 000002
【図２】
0004490553.tif 000003
【図３】
0004490553.tif 000004
【図４】
0004490553.tif 000005
【図５】
0004490553.tif 000006
【図６】
0004490553.tif 000007
【図７】
0004490553.tif 000008
【図８】
0004490553.tif 000009
【図９】
0004490553.tif 000010