(57)【要約】ターボファンエンジン（２０）を組み立てるための方法は、軸受アセンブリ（１７６）及びシャフト（４２０）を単一体として軸受支持体（４５３）に連結することを含む。トランスミッション（４６）及びファンシャフト（１３２）は、前方フレームアセンブリ（１７２）に取り付けられる。軸受アセンブリ及びシャフトは、シャフトがトランスミッションの中心ギア（５２）に係合し、かつ軸受支持体が前方フレームアセンブリに係合するように、単一体として取り付けられる。
2016510101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボファンエンジン（２０）を組み立てるための方法であって、前記エンジンは、
エンジンケース（２２）と、
前記エンジンケースを通るガス経路と、
ファンブレード（１００）の周方向の列を有するファン（４２）と、
前記エンジンケースの径方向外側で前記ファンブレードを取り囲むファンケース（４０）と、
前記エンジンケースから前記ファンケースまで外向きに延在する複数のファンケースベーン（４４）と、
前記ガス経路を横断して径方向に延在する複数のベーンを備える前方フレームアセンブリ（１７２）と、
シャフト（４２０）と、
前記ファンを駆動するために前記シャフト（４２０）をファンシャフト（１３２）に連結するトランスミッション（４６）と、
前記シャフトを前記前方フレームアセンブリに連結する軸受アセンブリ（１７６）と、
前記前方フレームアセンブリから前記軸受アセンブリまで後方かつ径方向内向きに延在する軸受支持体（４５３）と、を備え、
前記方法は、
前記軸受アセンブリ（１７６）及び前記シャフト（４２０）を単一体として前記軸受支持体（４５３）に連結することと、
前記トランスミッション（４６）及び前記ファンシャフト（１３２）を前記前方フレームアセンブリ（１７２）に取り付けることと、
前記シャフトが前記トランスミッションの中心ギア（５２）に係合し、かつ前記軸受支持体が前記前方フレームアセンブリに係合するように、前記軸受アセンブリ及びシャフトを単一体として取り付けることと、を含む、方法。
【請求項２】
前記軸受支持体が前記前方フレームアセンブリに係合した後に、入口ガイドベーンアセンブリ（８６０）を取り付けることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シャフト（４２０）は、カップリングである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記軸受アセンブリ及び前記シャフトを単一体として前記軸受支持体に連結することは、前記軸受アセンブリ及び前記シャフトを単一体として前記軸受支持体の中へ降ろすことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記トランスミッション及び前記ファンシャフトを前記前方フレームアセンブリに取り付けることは、前記トランスミッション及び前記ファンシャフトを降ろすことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記トランスミッション及び前記ファンシャフトを取り付けることは、下から挿入されるボルト（８４８）を介して固定することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記軸受アセンブリ及びシャフトが取り付けられる前方下向きの配向で前記トランスミッション及び前記ファンシャフトを配向するために、前記トランスミッション及び前記ファンシャフトを、横軸（５６０）を中心に１８０°回転させることをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記軸受アセンブリ及びシャフトを単一体として取り付けることは、前記軸受アセンブリ及びシャフトを降ろすことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
タービンエンジンサブアセンブリまたはタービンエンジンであって、
トランスミッション（４６）と、
前記トランスミッションに連結される出力軸（１３２）と、
前記トランスミッションに連結される入力軸（４２０）と、
前記トランスミッションのギアキャリアの回転に抵抗するための、前記トランスミッションに連結される指付き屈曲部（４００）と、
前記トランスミッションを少なくとも部分的に取り囲む前方フレームアセンブリ（１７２）と、
軸受支持体（４５３）と、
前記軸受支持体を前記入力軸に連結する軸受（４４０）と、を備え、
前方から後方に、前記指付き屈曲部、前方フレームアセンブリ、及び軸受支持体のそれぞれのフランジ（４１４、１７４、４８０）が、締結具（８５０）でサンドイッチ状に固定され、
第１のＯリング（８９０）が、前記軸受支持体のフランジ（４８０）の前方に突出する前記軸受支持体の前方突出カラー部分（８９３）と、前記屈曲部のフランジ（４１４）の後方突出カラー部分（８９４）との間を封止し、
第２のＯリング（８９２）が、前記屈曲部のフランジの外径（ＯＤ）リムと、前記前方フレームアセンブリの隣接する内径（ＩＤ）面との間を封止する、タービンエンジンサブアセンブリまたはタービンエンジン。
【請求項１０】
前記締結具（８５０）は、頭部後方／シャンク前方のボルトであり、
前記ボルトは、前記指付き屈曲部の前記フランジ（４１４）のねじ付き部分に係合され、前記軸受支持体及び前方フレームアセンブリの前記フランジ（４８０、１７４）の穴を通って自由に延在する、請求項９に記載のサブアセンブリまたはエンジン。
【請求項１１】
ダウエル（８４６）が、前記フランジをともに位置合わせする、請求項９に記載のサブアセンブリまたはエンジン。
【請求項１２】
前記ボルトよりも数が少なく、前記指付き屈曲部及び前記前方フレームアセンブリの前記フランジを互いに保持するが、前記軸受支持体の前記フランジは保持しない、追加的なボルト（８４８）を含む、請求項９に記載のサブアセンブリまたはエンジン。
【請求項１３】
前記入力軸（４２０）は、低シャフト（２５）のカップリングであり、
前記エンジンはさらに、高シャフト（２４）を含む、請求項９に記載のタービンエンジン。
【請求項１４】
タービンエンジンサブアセンブリまたはタービンエンジンであって、
トランスミッション（４６）と、
前記トランスミッションに連結される出力軸（１３２）と、
前記トランスミッションに連結される入力軸（４２０）と、
前記トランスミッションのギアキャリアの回転に抵抗するための、前記トランスミッションに連結される指付き屈曲部（４００）と、
前記トランスミッションを少なくとも部分的に取り囲む前方フレームアセンブリ（１７２）と、
軸受支持体（４５３）と、
前記軸受支持体を前記入力軸に連結する軸受（４４０）と、を備え、
前方から後方に、前記指付き屈曲部、前方フレームアセンブリ、及び軸受支持体のそれぞれのフランジ（４１４、１７４、４８０）は、ボルト（８５０）でサンドイッチ状に固定され、
前記ボルトよりも数が少なく、前記指付き屈曲部及び前記前方フレームアセンブリの前記フランジを互いに保持するが、前記軸受支持体のフランジは保持しない、追加的なボルト（８４８）を含む、タービンエンジンサブアセンブリまたはタービンエンジン。
【請求項１５】
ダウエル（８４６）が、前記フランジをともに位置合わせする、請求項１４に記載のサブアセンブリまたはエンジン。
【請求項１６】
添付図面を参照して本明細書で説明されるような、エンジンを組み立てるための方法。
【請求項１７】
添付図面を参照して本明細書で説明されるような、エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスタービンエンジンに関する。より具体的には、本開示は、減速トランスミッションを有するターボファンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２０１３年３月１４日に出願された米国特許出願第６１／７８６，０８７号、名称「ターボファンエンジンの組み立て方法」の利益を主張するものであり、その開示は、あたかも詳細に記載されたかのように参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。２０１２年６月１５日に出願された米国特許出願第１３／５２４，５２７号、名称「エンジン軸受支持部」は、２００９年１１月２０日に出願された米国特許出願第１２／６２２，５３５号、名称「ファン駆動ギアシステムのベローズ予圧およびセンタリングばね」の継続出願であり、また、２０１１年６月１７日に出願された米国特許出願第６１／４９８，５１５号、名称「ファンロータ支持部」及び２０１２年１月３１日に出願された米国特許出願第６１／５９３，１８１号、名称「エンジン軸受支持部」の利益を主張するものであり、その開示は、あたかも詳細に記載されたかのように参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００３】
最近のタービンエンジン構成を開示している２つの参考文献は、特許文献１，２である。いくつかのタービンエンジンの製造装置及び方法が知られている。１つの方法は、特許文献３で示される。種々の関連する組み立て装置は、特許文献４〜６で示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８４３９６３７号明細書
【特許文献２】米国特許第８５１１９８７号明細書
【特許文献３】米国特許第７９５５０４６号明細書
【特許文献４】米国特許第７７９５５４０号明細書
【特許文献５】米国特許第５６５３３５１号明細書
【特許文献６】米国特許第７５６８５７５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、ターボファンエンジンを組み立てるための方法に関わる。本エンジンは、エンジンケースと、エンジンケースを通るガス経路と、ファンブレードの周方向の列を有するファンと、エンジンケースの径方向外側でファンブレードを取り囲むファンケースと、エンジンケースからファンケースまで外向きに延在する複数のファンケースベーンと、ガス経路を横断して径方向に延在する複数のベーンを備える前方フレームアセンブリと、シャフトと、ファンを駆動するためにシャフトをファンシャフトに連結するトランスミッションと、シャフトを前方フレームアセンブリに連結する軸受アセンブリと、前方フレームアセンブリから軸受アセンブリへ後方かつ径方向内向きに延在する軸受支持体と、を備える。本方法は、軸受アセンブリ及びシャフトを単一体として軸受支持体に連結することと、トランスミッション及びファンシャフトを前方フレームアセンブリに取り付けることと、シャフトがトランスミッションの中心ギアに係合し、かつ軸受支持体が前方フレームアセンブリに係合するように、軸受アセンブリ及びシャフトを単一体として取り付けることと、を含む。
【０００６】
さらなる実施形態は、追加的に及び／または代替的に、軸受支持体が前方フレームアセンブリに係合した後に、入口ガイドベーンアセンブリを取り付けることを含み得る。
【０００７】
さらなる実施形態は、追加的に及び／または代替的に、シャフトがカップリングであることを含み得る。
【０００８】
さらなる実施形態は、追加的に及び／または代替的に、軸受アセンブリ及びシャフトを単一体として軸受支持体に連結することが、軸受アセンブリ及びシャフトを単一体として軸受支持体の中へ降ろすことを含むことを含み得る。
【０００９】
さらなる実施形態は、追加的に及び／または代替的に、トランスミッション及びファンシャフトを前方フレームアセンブリに取り付けることが、トランスミッション及びファンシャフトを降ろすことを含むことを含み得る。
【００１０】
さらなる実施形態は、追加的に及び／または代替的に、トランスミッション及びファンシャフトを取り付けることがさらに、下から挿入されるボルトを介して固定することを含むことを含み得る。
【００１１】
さらなる実施形態は、追加的に及び／または代替的に、軸受アセンブリ及びシャフトが取り付けられる前方下向きの配向でトランスミッション及びファンシャフトを配向するために、トランスミッション及びファンシャフトを、横軸を中心に１８０°回転させることを含み得る。
【００１２】
さらなる実施形態は、追加的に及び／または代替的に、軸受アセンブリ及びシャフトを単一体として取り付けることが、軸受アセンブリ及びシャフトを降ろすことを含むことを含み得る。
【００１３】
本開示の別の態様は、タービンエンジンサブアセンブリまたはタービンエンジンを含み、これらは、トランスミッションと、トランスミッションに連結される出力軸と、トランスミッションに連結される入力軸と、トランスミッションのギアキャリアの回転に抵抗するための、トランスミッションに連結される指付き屈曲部と、トランスミッションを少なくとも部分的に取り囲む前方フレームアセンブリと、軸受支持体と、軸受支持体を入力軸に連結する軸受と、を備える。前方から後方に、指付き屈曲部、前方フレームアセンブリ、及び軸受支持体のそれぞれのフランジは、締結具でサンドイッチ状に固定される。第１のＯリングは、軸受支持体のフランジの前方に突出する軸受支持体の前方突出カラー部分と、屈曲部のフランジの後方突出カラー部分との間を封止する。第２のＯリングは、屈曲部のフランジの外径（ＯＤ）リムと、前方フレームアセンブリの隣接する内径（ＩＤ）面との間を封止する。
【００１４】
さらなる実施形態は、追加的に及び／または代替的に、締結具が、頭部後方／シャンク前方のボルトであること、及び該ボルトが、指付き屈曲部のフランジのねじ付き部分に係合され、軸受支持体及び前方フレームアセンブリのフランジの穴を通って自由に延在することを含む。
【００１５】
さらなる実施形態は、追加的に及び／または代替的に、フランジをともに位置合わせするダウエルを含み得る。
【００１６】
さらなる実施形態は、追加的に及び／または代替的に、ボルトよりも数が少なく、指付き屈曲部及び前方フレームアセンブリのフランジを互いに保持するが、軸受支持体のフランジは保持しない、追加的なボルトを含み得る。
【００１７】
さらなる実施形態は、追加的に及び／または代替的に、入力軸が、低シャフトのカップリングであることを含み得、本エンジンはさらに、高シャフトを含む。
【００１８】
本開示の別の態様は、タービンエンジンサブアセンブリまたはタービンエンジンを含み、これらは、トランスミッションと、トランスミッションに連結される出力軸と、トランスミッションに連結される入力軸と、トランスミッションのギアキャリアの回転に抵抗するための、トランスミッションに連結される指付き屈曲部と、トランスミッションを少なくとも部分的に取り囲む前方フレームアセンブリと、軸受支持体と、軸受支持体を入力軸に連結する軸受と、を備える。前方から後方に、指付き屈曲部、前方フレームアセンブリ、及び軸受支持体のそれぞれのフランジは、ボルトでサンドイッチ状に固定される。追加的なボルトは、ボルトよりも数が少なく、指付き屈曲部及び前方フレームアセンブリのフランジを互いに保持するが、軸受支持体のフランジは保持しない。
【００１９】
本開示の別の態様は、添付図面を参照して本明細書で説明されるような、エンジンを組み立てるための方法に関わる。
【００２０】
本開示の別の態様は、添付図面を参照して本明細書で説明されるような、エンジンに関わる。
【００２１】
１つ以上の実施形態の詳細は、以下の添付図面及び説明に記載される。他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面、ならびに請求項から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ターボファンエンジンの実施形態の縦軸方向切欠断面図である。
【図２】図１のエンジンの前方部分の縦軸方向切欠断面図である。
【図３】図１のエンジンの前方部分の縦軸方向切欠断面図である。
【図４】図１のエンジンの前方部分の縦軸方向部分切欠断面図である。
【図５】図１のエンジンの前方部分の縦軸方向部分切欠断面図である。
【図６】組み立て段階の部分概略図である。
【図７】別の組み立て段階の部分概略図である。
【図８】別の組み立て段階の部分概略図である。
【図９】別の組み立て段階の部分概略図である。
【図１０】別の組み立て段階の部分概略図である。
【図１０Ａ】図１０の組み立て段階の完了時のフランジ継手の拡大図である。
【図１１】径方向及び軸方向の位置は図１０Ａに類似するが、周方向にオフセットされた部分断面図である。
【００２３】
種々の図における同じ参照番号及び名称は、同じ要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、２００９年１１月２０日に出願された米国特許出願第１２／６２２，５３５号、名称「ファン駆動ギアシステムのベローズ予圧およびセンタリングばね」、及び２０１１年６月１７日に出願された米国特許出願第６１／４９８，５１５号、名称「ファンロータ支持部」で示される構成に基づくエンジンを示し、これらの開示は、あたかも詳細に記載されたかのように参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００２５】
図１は、ロータシャフトアセンブリ２３を含むエンジンケース２２を有するターボファンエンジン２０を示す。例示的なエンジンは、高バイパスターボファンである。そのようなエンジンにおいて、コア（例えば、圧縮機部及び燃焼器）の外側を流れる空気質量と、コアを通過する空気質量との通常巡航条件比（バイパス比）は、一般的に、約４．０を超え、より厳密には、一般的に、約４．０〜約１６．０である。シャフトアセンブリ２３の高シャフト部分２４及び低シャフト部分２５を介して、高圧タービン（ＨＰＴ）部２６及び低圧タービン（ＬＰＴ）部２７は、それぞれ、高圧圧縮機（ＨＰＣ）部２８及び低圧圧縮機（ＬＰＣ）部３０を駆動する。エンジンは、縦軸（中心線）５００に沿って前端部から後端部まで延在する。前端部に隣接して、シュラウド（ファンケース）４０は、ファン４２を取り囲み、ベーン４４によって支持される。ファンケースの周りの空気力学的なナセルが示され、エンジンケースの周りの空気力学的なナセル４５が示される。
【００２６】
２スプール（及びファンの）エンジンが示されているが、代替の変形例は、３スプール（及びファンの）エンジンに関わり、３スプールエンジンにおいて、中間スプールは、ＬＰＣとＨＰＣとの間の中間圧力圧縮機（ＩＰＣ）と、ＨＰＴとＬＰＴとの間の中間圧力タービン（ＩＰＴ）とを備える。３スプールエンジンの別の態様において、ＩＰＴは、低圧圧縮機を駆動する一方で、ＬＰＴは、ファンを駆動するが、どちらの場合においても、トランスミッション機構、例えばギアボックスを介して、直接的または間接的に駆動する。
【００２７】
例示的な実施形態において、ロータシャフトアセンブリ２３の低シャフト部分２５は、減速トランスミッション４６を通してファン４２を駆動する。例示的な減速トランスミッションは、エピサイクリックトランスミッション、すなわち、プラネタリまたはスターギアシステムである。
【００２８】
図５は、例示的なトランスミッション４６の詳細を概略的に示す。低シャフトの前端部は、サンギア５２に連結される。外歯サンギアは、内歯リングギア５４によって取り囲まれる。例示的なリングギアは、ファンに連結されて、単一体としてファンとともに回転する。
【００２９】
いくつかの外歯スターギア５６は、サンギアとリングギアとの間に位置付けられ、それらと噛み合わせられる。ケージまたはスターキャリアアセンブリ６０は、関連するジャーナル６２を介してスターギアを担持する。例示的なスターキャリアは、エンジンケース２２に対して実質的に非回転可能に装着される。ジャーナルは、関連するスターギアの内孔面６６内に密に収容される、周方向面部分６４を有する。
【００３０】
サン、スターキャリア、及びリングが、ファン、低シャフト、固定構造体（ケース）に装着される（または自由に回転することを可能にする）、それらの他の組み合わせも可能である。
【００３１】
減速比は、リングギアとサンギアとの直径の比率によって決定される。この比率は、実質的に、所与のリングの中のスターギアの最大数を決定する。実際のスターギアの数は、安定性及び応力／荷重分配の考察によって決定される。例示的な減速は、約２：１〜約１３：１である。例示的なスターギアの数は、約３〜約１１である。
【００３２】
ファンは、中心線５００の周りに配置される複数の空気力学的なブレード１００（図１）を有するローターを備える。ファンは、一次推進エアフローをガス発生器の空気ストリーム（コア流）及びファンダクト流（バイパス流）に提供する。ファンローターを出た空気は、増加した圧力ならびに軸方向及び接線方向の流速を有する。バイパス流速は、構造ガイドベーン４４によって方向転換され得るか、または直線状にされ得る。ファンブレードのエアフォイルは、内側端部１０２から外側先端部１０４まで延在し、また、前縁部１０６、後縁部１０８、正圧面、及び負圧面を有する。先端部は、ファンケースの内部に沿って摩擦ストリップ１１４に密に近接して面している。
【００３３】
内側端部１０２において、ブレード（別体である場合）は、ブレードにトルクを伝達し、また、支持及び保持をブレードに提供するファンディスク１２０（図２）に取り付けられる。例示的なディスクは、ブレードが取り付けられる外側リング１２２と、前方に向かって内向きにテーパ付きのウェブ１２４とを備える。その内側端部において、ウェブ１２４は、（例えば、スプライン嵌合を介して）ファンシャフト１３２の管状部分１３０の前方部分１３１を受容するカラー１２６に接続する。後方端部において、ファンシャフトの管状部分は、外方に、次いで軸方向後方に延在し、リングギアの外周でボルト固定フランジ１４０に固定される、部分的径方向ウェブまたはハブ１３６に接続する。下で論じられるように、ファンシャフトは、このウェブ１３６を介して、ＬＰＴから（トランスミッションを介して）トルクを受容し、そして、径方向及び軸方向の位置決めをトランスミッションに提供する。
【００３４】
図３で示されるように、ファンシャフトは、（例えば、離間された前方軸受１５２及び後方軸受１５４を有する、及び上記の米国特許出願第１２／６２２，５３５号で説明されるように）二重軸受システム１５０によって取り囲まれ、支持される。米国特許出願第１２／６２２，５３５号にあるように、ベローズばねが、二重テーパ付きローラ軸受の軸受のうちの少なくとも１つの外側レースに係合し得る。したがって、ファンシャフトは、２つの軸受の内側レースを接続する。２つの軸受の外側レースは、ファンローターの軸受支持構造体１６２（前方ハブ構造体）の管状の径方向内側部分１６０によって接続される。ファンローターの軸受支持構造体は、４５°付近の例示的な角度で管状構造１６０の内側端部から外方かつ後方に延在する、前方ウェブ１６４を含む。後方のウェブ１６６は、管状部分１６０の後方端部から延在し、また、より大きい径方向傾斜で、後方かつ外方にも延在する。２つのウェブ１６４、１６６は、外側／後方装着フランジ１６８の根元で接続する。下でさらに論じられるように、ファンローターの軸受支持構造体１６２は、ファンの全ての自由度を支持する一方で、中心線を中心に回転することを可能にする。図３はまた、ウェブ１６４を、ウェブ１６６の後方内側端部及び環状構造体１６０の後方端部に接続する、後方収束ウェブ１６７も示す。
【００３５】
フランジ１６８は、前方フレームアセンブリ（前方中心本体）１７２の噛合フランジ１７０に装着される（例えば、ベーン４４よりも実質的に数が少ない、ストラット（例えば、エアフォイル形状の構造体）１７３の周方向の列を有して示される）。このアセンブリは、（コア流路の内側及び外側の境界のそれぞれで）内壁１７５と外壁１７７との間でコア流路を横断する径方向ストラットを含む。アセンブリ１７２は、下でさらに説明されるように、スターキャリアに、及び低シャフトの前方軸受アセンブリ１７６に連結される、内側後方ボルト固定フランジ１７４を有する。アセンブリ１７２は、ベーン４４の内側前方部分が装着される、外側前方装着フランジ１７８を有する。アセンブリ１７２は、エンジンケースセグメント１８２が装着され、かつ径方向ウェブ１８４を介してベーン４４の内側後方部分に装着される、外側後方装着フランジ１８０を有する。
【００３６】
アセンブリ１７２の外側構造体、ベーン４４の内側構造体によって形成される四角形（断面で見たとき）の構造体１８６は、しばしばトルクボックスと呼ばれる環状ボックスビームを形成する。トルクボックスは、径方向コアストラットアセンブリ１７２からの全ての自由度における荷重を受け、全ての自由度における荷重をベーン配列４４に分配する。トルクボックス構造体は、エンジン中心線を中心とするねじれ負荷、及びエンジン中心線に対して垂直のトラニオンモーメントを伝達する際に特に有効である。ねじれ及びトラニオンモーメントは、３つの曲げ荷重度を、ベーン４４、及びストラットアセンブリ１７２、エアフォイル形状の構造体１７３に加える。代替的に、トルクボックス１８６は、三角形の構造体であり得る。
【００３７】
したがって、ファンハブ支持体、フレームストラットアセンブリ、ベーン４４の配列を通して、エンジンケース（及び少なくとも例示的な実施形態において、パイロン２１０）までの構造荷重経路が提供される。
【００３８】
図３は、ファンフレームの前に位置付けられるファン出口ステータベーン１９０の配列を示す。これらは、近位部分からファンブレードにスワールが出ることを解消する。そのようなベーンは、代替の実現形態において、ファンフレームに統合され得る。
【００３９】
例示的なベーン４４は、エンジン中心線５００に対して角度θ1で、特性線５２０（図２）（例えば、エアフォイル形状の中央部に対して直線近似する）を有する。例示的なθ1は、エンジン中心線に対して７５°未満、より厳密には、５５〜７０°である。代替的に画定される、そのような範囲の角度は、ベーンの前縁部及び／または後縁部の主要部に沿い得るか、または中央部の軸方向スパンの主要部に沿い得る。代替的に、そのような角度は、本質的に、内側装着点及び外側装着点の、またはベーンのエアフォイル部分の内側端部及び外側端部の、それぞれの中心５２１と５２２との間の角度として特徴づけられ得る。ベーンを傾けた場合、そのような角度は、交差軸／径方向の面上への投影であり得る。
【００４０】
前方フレームストラットアセンブリの同様に画定される線５２４（エアフォイル形状の構造体１７３の内側フランジの中心５２５、及びその外側フランジの中心５２６を通過する）は、エンジン中心線に対して角度θ2である。例示的なθ2は、より急勾配（例えば、７０〜８５°）である。
【００４１】
ファンローター軸受支持体の外側フランジの嵌合面に沿った場所５２９と、その軸受システムの（図３で示される）（軸受横中心面５３４に沿った、軸方向半断面の）中心５３０との間の線５２８は、エンジン中心線に対して角度θ3で示される。例示的なθ3は、上記のθ1に類似する範囲である。
【００４２】
線５３２は、軸受中心５３０から、場所５２２またはベーン４４のエアフォイルの外側端部の中心まで延在する。この線は、エンジン中心線に対して角度θ0である。例示的なθ0は、θ1よりも若干小さい。例えば、例示的なθ0は、θ1よりも約５°小さい。より広くは、例示的なθ0は、θ1よりも１５°小さい角度からθ1よりも５°大きい角度までの範囲にある。例示的な範囲は、５０〜７０°である。
【００４３】
角度の、とりわけθ1及びθ3の組み合わせは、ファン軸受システムからファンケースへの力の伝達経路が線５３２に（及びその線を、中心線を中心に回転させることによって表される円錐に）比較的近くなるように設けられる。したがって、線５３２は、ベーン４４のエアフォイルの範囲内に局部的にまたはその範囲内にほぼ入り、よって、ファンローターの剪断及び転倒トラニオンモーメントは、ベーン４４を通る有効な直線円錐経路に伝達される（例えば、線５３２は、エアフォイルに沿った任意の地点で、エアフォイルの局部翼弦長の半分、より厳密には２０％を超えてエアフォイルの前に進まない）。したがって、ベーン４４は、引張荷重または圧縮荷重がより支配的である。ベーン４４の中心線５２０が線５３２からさらに外れた場合、所与の荷重は、ベーン４４においてより大きい内部曲げモーメントを誘発する。したがって、円錐フレーム構造体の配設は、種々の実施形態において、支配的なファンローター荷重をより効率的に担持する。より効率的な構造体はまた、より硬く、また、ファンブレード先端部の離間距離をより有効に制御する。より狭いファン先端部の離間距離は、エンジン性能を向上させる。
【００４４】
図３で示されるように、ギアの中心面５４０は、ファンシャフトハブ１３６を鋭く湾曲させることによって、後方ファン軸受１５４の中心面５４２からの最短距離Ｌ1に位置し得る。例示的な中心面−中心面間距離Ｌ1は、ギアの軸方向長さＬGの約２倍未満、より厳密には、約１．５倍未満であり、隣接するギアの端部と軸受１５４との間の軸方向間隔ＬSは、ギア長さＬG未満である。中心面５４０は、ギア長さＬGの約３．０倍未満の、より厳密には、約２．５倍、または約２．０倍未満の、ファン軸受システムの中心５３４から距離Ｌ2後方にあり得る。
【００４５】
ベーン４４の外側端部において、該ベーンの外側端部をともに結合するために、該ベーンは、ファンケースの内側リング構造体にボルトで固定されるフランジ２００を有する。前方装着構造体２０４（例えば、４つのバー機構２０６（図４）の一部を形成する、クレビス）は、該ベーンと一体化されるか、または該ベーンに固定され、また、前方支持（例えば、垂直及び水平支持）をエンジンに提供する。
【００４６】
航空機の翼にエンジンを装着するために、パイロン２１０が（例えば、その外側部分を形成する）機構２０６（図４）に装着される。パイロンはまた、後方エンジンマウント２０８にも装着される。
【００４７】
例示的なキャリア６０は、フランジ付き屈曲構造体４００によって、中心線を中心にする回転に対して保持される。例示的なフランジ付き屈曲構造体４００は、ケースに装着される本体４０２と、リング４０６から前方に延在し、本体４０２をキャリア６０（図５）と係合させる複数の指部４０４とを備える。例示的な指部４０４は、キャリア６０の対応する開口部の中へ延在し、また、該指部の遠位端部の近くの径方向のピン留めを介して固定される。指部の近位端部分は、本体の内側フランジ４１０にボルトで固定されるリング４０６に固定されるか、または該リングと一体的に形成される。屈曲部は、回旋状の軸方向断面において、前方フレームストラットアセンブリの後方内側フランジ１７４にボルトで固定される外側フランジ４１４まで延在する、可撓性部分４１２を有する。したがって、屈曲部は、指部を介して、多少なりとも（例えば、振動レベル）軸５００を中心にする回転運動に対してキャリア６０を保持する一方で、キャリア６０がスラスト荷重によるエンジンの歪みに別途適応することを可能にする。したがって、フランジ構造体及びその屈曲部は、軸方向の保持トルクの全部または大部分をスターキャリアに伝達するが、軸方向及び径方向の保持力の大部分をスターキャリア６０に伝達しない。
【００４８】
ファン駆動入力カップリング（入力軸）４２０（図３）は、サンギア５２を低シャフト２５の前方部分４２２に連結する。カップリング４２０の前方／遠位部分４２３は、サンギアの孔（内部）４２４で受容され、（スプライン嵌合を介して）そこに回転不可能に固定される。カップリング４２０は、十分な軸方向及び径方向の順応性を有し、よって、中心線を中心とするトルクだけを有効に伝達するが、他の角度の偏位及び位置の偏位を可能にする。
【００４９】
低シャフトの径方向の支持は、複数の軸受システムによって提供される。例示的な最前方の軸受アセンブリ１７６は、シャフトの前方端部に近い、スラスト軸受システムである。例示的なスラスト軸受システムは、低シャフトの前端部で、ファン駆動入力カップリング４２０の近位（後方端部）部分４４３に装着され、かつ該近位部分を取り囲む内側レース４４２を有する、軸受４４０を含む。ＬＰＣローターのハブ４４６のカラー４４４は、シャフトと入力カップリングの近位部分との間に挟まれる。ハブ４４６のウェブ４４８は、カラー４４４の後方端部との接合部から径方向外方かつ前方に延在して、ＬＰＣカラーのディスクのウェブ（実施例では、３つのディスクのうちの中間）と接続する。軸受アセンブリ１７６の外側レース４５０は、リング構造体４５２に装着される。浅いウェブ４５４を有する軸受支持体４５３は、リング構造体とのボルト固定接続部から、前方フレームストラットアセンブリの内側後方フランジ１７４とのボルト固定接続部まで、前方かつ外方に延在する。例示的なウェブ４５４は、比較的浅い（例えば、軸から１０〜４５°、より厳密には、または１０〜４０°、または１０〜３５°、または２０〜４０°、または２０〜３５°）。類似する角度範囲が、フランジ４８０の前方ボルトサークル４７９（図３）またはウェブ４５４の前方／外側端部の軸受支持体の他の装着特徴の中心と、軸受４４０の個々の軸受の中心５７１（例えば、総じて、該軸受の回転軸と、軸受４４０の中心面５７０との交差点）との間で測定される角度に存在し得る。軸受４４０の中心面５７０（図３）は、（例えば、その第１段及び最後段の前方端部と後方端部との間で測定される）低速ローターの縦方向スパンＬＬＣの後方半分の範囲内であり得る。
【００５０】
ハブ／ウェブ４５４にテーパを付けることは、軸受４４０を後方にシフトさせ、トランスミッション及びカップリング４２０等のための縦方向の空間を作成することを可能にすることによって、縦方向のコンパクト性の促進を補助する。これは、軸受４４０を、（例えば、軸受４４０の中心面が、ＬＰＣ内に入り得る、より厳密には、さらにハブ４４６及びそのウェブ４４８内に入り得るように）低圧圧縮機（ＬＰＣ）部の中へ縦方向にさらにシフトする効果を有し得る。あるいは、軸受構造体の少なくともいくらかの部分は、軸受の中心面ではないとしても、ウェブ４４８内に入る。ウェブ４４８にテーパを付けることもまた、これを促進する。本実施例において、軸受アセンブリ１７６全体は、縦方向にＬＰＣローター内にある。
【００５１】
上の種々の特徴及び下のさらなる特徴は、所与の直接駆動ターボファンエンジンを再設計してトランスミッションを加える、既にトランスミッションを有するターボファンエンジンを再設計する、または（例えば、ターボファンのガス発生機に基づく既存のエンジン構成を使用して）非ターボファンエンジンを再設計してターボファンにする、といった状況において実現され得る。基本的な直接駆動ターボファンに関して、減速トランスミッションの使用は、ファンをＬＰＴよりも低い速度で回転させることを可能にすることによって、エンジンのターボ機械段数の低減を可能にし得る。また、より大きいファン直径、より高いエンジン推進効率、及びより低いノイズも可能にする。また、エンジンシャフト及び軸受区画の配設に複雑さも加える。より大きいファンのより高いバイパス比は、より小さいガス発生器を可能にする。ターボ機械内部の軸方向及び径方向空間の減少と併せて、ローターシステムの複雑さの増加は、軸受区画の空間設計の課題をもたらす。
【００５２】
トランスミッションの存在は、ファンローターと低シャフトとの間のトラニオン剛性を低くする。エンジン推進器（ファンローター、トランスミッション、ファンフレーム、及びファン格納ケース）は、いくつかのエンジンにおいて、ターボ機械の重量の半分を占める。推進器は、単一体として荷重下で撓み、ガス発生器（圧縮機（複数可）、燃焼器、タービン（複数可））とは独立に若干移動する。可撓性入力軸カップリング及び静的ギアキャリア支持体は、これらの撓みを分離するために使用される。しかしながら、これらの屈曲部の過剰な撓みは、高いサイクル疲労を屈曲部に生じさせ、増加した不整列荷重をトランスミッションに付与する可能性がある。
【００５３】
低シャフトとサンギアとの間の公差ループは、低シャフトが中間フレーム、ＬＰＣ、及び前方フレームを通して支持される場合、極めて大きくなる可能性がある。この公差オフセットは、一定の横方向荷重をＦＤＧＳ可撓性構造体にもたらす。
【００５４】
低シャフトが中間フレームを通して支持される場合、中間フレーム軸受区画は、別の場合であれば、関連する構成要素（例えば、付属の駆動タワーシャフト、２つの軸受、静的構造体に対する２つのオイルシール、及び１つのシャフト間オイルシール）を収容するために大幅な長さの増加を必要とし得る。シャフト間オイルシールは、小型ガス発生器の高速時に不安定である可能性がある。この軸受区画のサイズは、非常に大きくなる可能性があり、また、このエンジン領域におけるターボ機械の長さを設定し得る。
【００５５】
前方フレーム１７２は、前方ハブ構造体１６２を介してファンスラスト及び軸方向荷重を支持し、また、軸受支持体４５４を介して低シャフトスラスト及び軸方向荷重を支持する。前方フレームを通して低シャフトの前方端部を直接支持することによって、低シャフトは、前方フレーム及び推進器の残部とともに偏向させられる。勾配及び横方向の偏向の低減は、ギアの噛合摩耗力を低減させ、可撓性入力軸系の高サイクル疲労寿命を向上させる。サンギアの横方向の偏向は、低シャフトの横方向の偏向と一致する。低速ロータースラスト軸受４４０は、低シャフトと軸受支持体４５４との間にかなりのトラニオン剛性を提供する。低シャフト軸受支持体４５４は、前方フレーム１７２によって回転させられると、低シャフトの前方端部を屈曲させ、サンギア５２との勾配整列を維持する。
【００５６】
同様に、前方フレームの上へ低シャフトの前方端部を直接支持することは、低シャフトとサンギアとの間の公差ループにおける部品数を低減させ得る。公差の不一致は、エンジンが回転しているときには常にギア歯を摩耗させ、屈曲系を疲労させる、屈曲系における一定のオフセットである。配向の改善により、トランスミッションの耐久性が高まる。
【００５７】
種々の再設計の実施形態において、低シャフトの軸受支持体を前方フレーム上に配置することは、エンジンの長さを短くし、また、オイルシール系を簡素化する（例えば、エンジンから、静的に担持される１つのオイルシール、及び１つの超高速反転シャフト間シールが排除される。シールが排除され、軸受が圧縮機ハブの前方に移動するので、ＬＰＣローターハブを中間フレームの下の後方に移動させることができる）。ＬＰＣハブをさらに後方に配置することは、トランスミッション及び可撓性連結系を後方に移動させることを可能にする。よって、エンジンの長さは、流路の空気力学的な制約によって設定され、下層のローター構造によって設定されない。オイルシーリングの耐久性、信頼性、及び油系統の熱負荷は、シールの排除によって向上され得る。
【００５８】
前方フレームによって支持される低シャフトによって、ＬＰＣが取り付けられているかどうかにかかわらず推進器を分解することができるといった、柔軟性が生じ得る。この柔軟性は、低及び高ローターの前方軸受区画の双方により早く接近することを可能にし、それによって、エンジンの組み立て、分解、及び維持管理を改善する。
【００５９】
ウェブ４５４にテーパを付けることは、剛性を低減させ得る。種々の実施形態では、シャフトの固有振動数を高めるために、ローターを剛性化することが望まれ得る。可能な実施形態は、軸受アセンブリ１７６を二重構造と置き換えること、または該軸受アセンブリを二重構造に改良することに関わる。この二重性は、（ウェブ４５４を介した）固定エンジン構造体と、低圧力シャフトの前方端部との間の相互作用の剛性を高めるのを補助する。したがって、二重性は、シャフトのその端部の勾配の不変性を高め、よって、エンジンシステムのローターの動的固有振動数が高められ、より大きなマージンを提供する。
【００６０】
エンジンの組み立て過程の例示的な一連のステップは、下で論じられる。他のステップは、当技術分野で周知であり得、さらに詳細に論じられない。組み立てステップを論じる際に、「前方」及び「後方」といった方向は、エンジンの、またはエンジンにおいてその最終的な配向にある構成要素の視点からのものであり、前方方向は、エンジンの中心線５００に平行であり、概して、タービン部（複数可）から圧縮機部（複数可）及びファンを指す。「上方へ」（同様に、「上位の」）及び「下方へ」（同様に、「下位の」）といった方向は、組み立て設備における重力座標系の観点から見たものである。
【００６１】
図６において、入力軸４２０は、スラスト軸受４４０及び回転かごリング４５２に予め組み付けられている。アセンブリは、シャフト前方端部４２３に係合するリフティングツール８１０によって懸架される。例示的なリフティングツール８１０は、２つの顎部を作成する分割部を有する分割リング端部エフェクタ８１２によって、前方端部の外部に係合し、各顎部は、シャフトの端部で、任意のスプライン、ねじ山、または同類のものの下側（後方端部）に係合し、それを捕捉するために、内向きの指部を有する。代替のエンジンにおける代替の実現形態は、シャフトの内部から握持することに関わり得、またはねじ係合もしくは他の係合に関わり得る。
【００６２】
軸受支持体４５３は、上面８０４を伴う上位リム８０２を有する治具８００の中に、前方を上方にして配置されている。フランジ４８０の後面は、上面８０４に対して静置され、フランジ４８０は、ボルト８０６を介して一時的に適所に固定され得る。支持体の後方方向は、リム８０２の開口部を通って下方へ延在する。入力軸及び軸受アセンブリは、（ツール８１０に係合するホイストを介して）リム開口部を通して適所に降ろされ、着座される。例えば、回転かごのフランジ８１６は、ウェブ４５４の内径（ＩＤ）面に沿ったフランジまたはボス８１８の前面に対して、後面によって着座される。次いで、フランジ８１６は、シャフト４２０及び軸受４４０を支持体４５３に組み付けるために、ボルト８２０の周方向の列によって固定される。
【００６３】
次いで、この組み合わせたアセンブリは、治具８００から取り外され、ホイストを介して持ち上げられ得る。次いで、（例えば、後方端部部分４４３に沿った雌ねじに係合する雄ねじ付き部分８３２を介して）入力軸の反対側の（後方）端部４４３に係合するために、第２のリフティングツール８３０（図７）が取り付けられ得る。ツール８３０は、第２のホイストに固定され得る。第２のホイストを上昇させ、第１のホイストを下降させるといったいくつかの組み合わせによって、アセンブリが反転され得、その後に、リフティングツール８１０が入力軸から係合解除され得る。軸受支持体及び入力軸のアセンブリは、この時点で、トランスミッションへの取り付けの準備ができている。
【００６４】
トランスミッションを含む一連のサブアセンブリは、予め準備され得る。図８は、その関連する指部及びフランジとともに、トランスミッション４６、ファンシャフト１３２、及び屈曲構造体４００を含む、初期のサブアセンブリを示す。このサブアセンブリは、ホイスト（図示せず）によって担持されるリフティングツール８４０を介して、前方端部を上にして保持される。上で論じられるように、例示的なリフティングツールは、ねじ係合または嵌合握持等を介して、シャフトの外側部分及び／または内側部分に係合し得る。このサブアセンブリを受容するために、前方フレームアセンブリ１７２は、横軸／水平軸（５６０で概略的に示されるが、潜在的に、様々な位置に位置する）を中心に回転され得る、回転トラニオン治具（図示せず）に予め取り付けられている。
【００６５】
前方フレームアセンブリは、最初に、前面を上にして配向される。次いで、ファンシャフト及びトランスミッションサブアセンブリは、適所まで降ろされ、最初に、フランジ４１４は、フランジ１７４の穴と嵌合するダウエルピン８４６によって位置合わせされる。次いで、フランジ４１４及び１７４は、フランジ１７４を通りフランジ４１４のねじ付き特徴の中へ下から挿入される小数の作業ボルト８４８を介して、互いに固定され得る。その後に、トラニオン治具をその軸５６０を中心に１８０°回転させ、前方フレーム１７２／トランスミッション４６／ファンシャフト１３２の組み合わせを、前面を下に向けて配向して、図７の軸受支持体及び入力軸のサブアセンブリを受容する。
【００６６】
図７のサブアセンブリは、図９において適所まで降ろされ、エンジンフランジ４８０は、最初に、同じダウエルピン８４６によって位置合わせされ、該ダウエルピンは、フランジ１７４を通ってフランジ４１４から下方へ突出していたが、現在は、上方へ突出している。この時点で、さらなるボルト８５０（例えば、例示的な４８等の、より多い数）が、フランジ４８０、フランジ１７４を通りフランジ４１４のねじ付き部分（例えば、フランジの薄肉部分及びから下方へ突出する止まりボス及び軸受ねじインサートとして示される）の中に下方へ（エンジンの方向において前方へ）挿入されて、これらのフランジをともに保持する主な機械強度を提供し得る（ボルト８４８は、製造中に一時的にだけ保持する役割を果たす）。この組み立て順序及びモジュール性は、例えば、屈曲部がトランスミッションに予め組み立てられている間、屈曲フランジ４１４を軸受支持体に容易に固定することを可能にする。これは、前面から屈曲部をボルトで固定することと対比されるが、その場合は、屈曲フランジを軸受支持体にボルトで固定するために、トランスミッションの周りに手を伸ばす必要がある。
【００６７】
図１０は、ボルト８５０の取り付けを示す。また、内側構造体８６２を有する入口ガイドベーンアセンブリ８６０、及びそこから外方に延在する複数のベーン８６４も示される（外側構造体は、例示されない）。図１０Ａは、内側の構造体８６２が、複数の介在サンドイッチリングを介して、軸受支持体の主ウェブから外方に延在するウェブ８７２の遠位端部で、軸受支持体の波形／割り込みフランジ構造体８７０に固定されることを示す。
【００６８】
フランジ構造体８７０は、フランジ４８０の背後に離間されるが、入口ガイドベーンアセンブリ及びその関連するリングの取り付け前に、ボルト８５０の頭部を締めるための進入路を提供するために、スカラップ／割り込み型である。よって、リングは、ボルト頭部を覆い、さらなる接触を防止する。よって、いくつかの実施形態において、リングは、ボルト８５０が過剰に抜けるのを防止して、不具合の場合に該ボルトを保持し得る。図１０Ａは、リング及びベーン内側装着部分８６２を通ってフランジ８７０の中へ延在し、（フランジに予め取り付けられ得る）関連するナットを介して固定される、複数のそのようなボルトのうちの１つのボルト８８０を示す。
【００６９】
参考として、図１１は、図１０Ａに類似する径方向及び軸方向位置の部分断面であるが、作業ボルト８４８のうちの１つを示すために周方向にオフセットされる。例示的な作業ボルト頭部は、フランジ１７４の後面に部分的に皿もみしただけのものであり、よって、突出部分は、フランジ４８０の前面の止まり穴区画に収容される。
【００７０】
図１０Ａはさらに、前方フレームアセンブリと軸受支持体との間を封止する、１対のＯリング８９０、８９２を示す。内側Ｏリング８９０は、フランジ４８０の前方に突出し、その平面の後方に突出する屈曲フランジ４１４の嵌合した後方突出カラー部分８９４に面する、軸受支持体の前方突出カラー部分８９３のチャネルの中で捕捉される。第２のＯリング８９２は、屈曲フランジ（本実施例では、外径（ＯＤ）リムの中に捕捉される）の外径リムと、フランジ１７４の前面のすぐ前方にある前方フレームアセンブリの外接する内壁の隣接する内径（ＩＤ）面との間で、外側及び前方を封止する。残りの複数のステップは、当技術分野で知られているように、エンジンの組み立てを完了するための適切な様式であり得る。
【００７１】
以下の請求項における「第１の」、「第２の」、及び同類のものの使用は、請求項内でだけ区別するためのものであり、必ずしも相対的もしくは絶対的重要度、または時間的順序を示すとは限らない。同様に、「第１の」（または同類のもの）としての１つの要素の請求項における区別は、そのような「第１の」要素を、別の請求項または説明において「第２の」（または同類のもの）として称される要素を識別することから除外しない。
【００７２】
測定値が、対応するＳＩまたは他の単位を含む挿入句がその後に続く英単位で与えられる場合、挿入句の単位は、換算であり、英単位では見られない精度を意味するべきではない。
【００７３】
１つ以上の実施形態を説明した。それでも、種々の修正が行われ得ることが理解されるであろう。例えば、ベースラインエンジンの再設計において実施されたときに、ベースラインの詳細は、任意の特定の実現形態の詳細に影響を及ぼし得る。したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内である。
【図１】
2016510101.tif 000003
【図２】
2016510101.tif 000004
【図３】
2016510101.tif 000005
【図４】
2016510101.tif 000006
【図５】
2016510101.tif 000007
【図６】
2016510101.tif 000008
【図７】
2016510101.tif 000009
【図８】
2016510101.tif 000010
【図９】
2016510101.tif 000011
【図１０】
2016510101.tif 000012
【図１０Ａ】
2016510101.tif 000013
【図１１】
2016510101.tif 000014
【国際調査報告】
2016510101.tif 000015
2016510101.tif 000016
2016510101.tif 000017