(57)【要約】  航空機用の発電装置は、航空機エンジンの回転動力を変速し、複数の変速段を有する有段変速機と、前記有段変速機で変速された回転動力が伝達される発電機と、を備える。前記有段変速機は、遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構のプラネタリギヤを保持するキャリアに接続された入力軸と、前記遊星歯車機構のサンギヤに接続された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間に挟まれ、前記入力軸の回転動力を前記出力軸に伝達可能なワンウェイクラッチと、前記遊星歯車機構のリングギヤに接続されたブレーキと、を有する。
2020105085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機エンジンの回転動力を変速し、複数の変速段を有する有段変速機と、
前記有段変速機で変速された回転動力が伝達される発電機と、を備え、
前記有段変速機は、
遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構のプラネタリギヤを保持するキャリアに接続された入力軸と、
前記遊星歯車機構のサンギヤに接続された出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間に挟まれ、前記入力軸の回転動力を前記出力軸に伝達可能なワンウェイクラッチと、
前記遊星歯車機構のリングギヤに接続されたブレーキと、を有する、航空機用の発電装置。
【請求項２】
前記ワンウェイクラッチは、前記リングギヤの径方向内側に配置されている、請求項１に記載の航空機用の発電装置。
【請求項３】
前記ブレーキは、前記リングギヤの外周面に設けられている、請求項１又は２に記載の航空機用の発電装置。
【請求項４】
前記ブレーキは、摩擦クラッチと、前記摩擦クラッチに圧着力を付与するピストンとを有し、
前記リングギヤは、リング部と、前記リング部の内周面に設けられた内歯部と、を有し、
前記プラネタリギヤは、前記リングの軸線方向の一方側に偏在した状態で前記内歯部に噛み合い、
前記ピストンの前記軸線方向の一方側の部分は、前記リング部の内径側の空間に進入しており、
前記ピストンの前記軸線方向の他方側の部分は、前記摩擦クラッチの前記軸線方向の他方側に位置している、請求項３に記載の航空機用の発電装置。
【請求項５】
前記有段変速機の前記出力軸からの回転動力が入力され、前記発電機に向けて回転動力を出力する無段変速機を更に備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の航空機用の発電装置。
【請求項６】
前記無段変速機及び前記発電機は、互いの軸線が少なくとも一方向から見て平行な状態で並設されており、
前記有段変速機は、前記軸線の方向から見て、前記無段変速機及び前記発電機に重なるように配置されている、請求項５に記載の航空機用の発電装置。
【請求項７】
前記無段変速機の前記軸線と前記発電機の前記軸線とは、所定の配列方向に並んでおり、
前記配列方向において、前記有段変速機の前記出力軸の軸線は、前記無段変速機の前記軸線と前記発電機の前記軸線との間に位置している、請求項６に記載の航空機用の発電装置。
【請求項８】
前記有段変速機の前記出力軸の軸線は、前記無段変速機と前記発電機との間に配置されている、請求項７に記載の航空機用の発電装置。
【請求項９】
前記有段変速機を制御する有段変速制御部を有する発電制御装置を更に備え、
前記有段変速機は、下位段及び上位段を有し、
前記有段変速制御部は、前記航空機エンジンの回転数が所定値未満のときに前記有段変速機を前記上位段となるように制御し、前記航空機エンジンの回転数が所定値以上のときに前記有段変速機を前記下位段となるように制御し、
前記有段変速機は、前記ブレーキが作動状態にあると前記上位段となり、前記ブレーキが非作動状態にあると前記下位段となり、
前記ブレーキは、前記非作動状態に向けて付勢するプリロード機構を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の航空機用の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機エンジンの回転動力を変速して発電機に伝達する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の多くは、飛行用エンジンで駆動される発電装置を主電源として備える。当該発電装置の一例として、駆動機構一体型発電装置（Integrated Drive Generator：IDG）が開示されており、この発電装置では、発電機と、当該発電機の上流側に配置された無段変速機とを一体に備える（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５８４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジンから取り出す動力に大きな回転数変動が生じる場合を想定し、当該動力の回転数変動レンジが大きくなっても、適切な回転数に調整して発電機に動力伝達できる構成を考える必要がある。その対策として、発電装置の無段変速機の変速レンジを大きくしようとすると、無段変速機を大径化する必要があり、装置全体が大型化してしまうので好ましくない。発電装置の大型化を抑えたまま大きな回転数変動に対応する方策としては、発電装置の上流側に小型の有段変速機（例えば、２段式の有段変速機）を設け、その有段変速機の変速動作により発電装置に入力される動力の回転数変動レンジを狭めることが考えられる。しかし、有段変速機を設けることで装置全体が大型化してしまうと、無段変速機を大径化することと変わりがなく本末転倒であるため、有段変速機をコンパクトな構成とすることが望まれる。【０００５】
そこで本発明は、有段変速機を設けながらもコンパクトな発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る航空機用の発電装置は、航空機エンジンの回転動力を変速し、複数の変速段を有する有段変速機と、前記有段変速機で変速された回転動力が伝達される発電機と、を備え、前記有段変速機は、遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構のプラネタリギヤを保持するキャリアに接続された入力軸と、前記遊星歯車機構のサンギヤに接続された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間に挟まれ、前記入力軸の回転動力を前記出力軸に伝達可能なワンウェイクラッチと、前記遊星歯車機構のリングギヤに接続されたブレーキと、を有する。【０００７】
前記構成によれば、ブレーキを作動させたときに、リングギヤが固定されることで入力軸から出力軸に伝達される回転動力が増速される。ブレーキが非作動状態になると、負荷に接続された出力軸の回転数が入力軸の回転数に比べて減少していき、出力軸の回転数が入力軸の回転数と同じになったところでワンウェイクラッチが接続状態になり、入力軸の回転動力が等速で出力軸に伝達される。即ち、ブレーキの作動状態を切り替えることで、２段階の変速（等速及び増速）を実現することが可能となる。そして、このような２段式の有段変速機を発電装置に用いたため、装置のコンパクト化を図ることができる。【０００８】
前記ワンウェイクラッチは、前記リングギヤの径方向内側に配置されている構成としてもよい。【０００９】
前記構成によれば、有段変速機の軸方向におけるコンパクト化に寄与することができる。【００１０】
前記ブレーキは、前記リングギヤの外周面に設けられている構成としてもよい。【００１１】
前記構成によれば、有段変速機の軸方向におけるコンパクト化に寄与することができる。【００１２】
前記ブレーキは、摩擦クラッチと、前記摩擦クラッチに圧着力を付与するピストンとを有し、前記リングギヤは、リング部と、前記リング部の内周面に設けられた内歯部と、を有し、前記プラネタリギヤは、前記リングの軸線方向の一方側に偏在した状態で前記内歯部に噛み合い、前記ピストンの前記軸線方向の一方側の部分は、前記リング部の内径側の空間に進入しており、前記ピストンの前記軸線方向の他方側の部分は、前記摩擦クラッチの前記軸線方向の他方側に位置している構成としてもよい。【００１３】
前記構成によれば、有段変速機の軸方向におけるコンパクト化に寄与することができる。【００１４】
前記有段変速機の前記出力軸からの回転動力が入力され、前記発電機に向けて回転動力を出力する無段変速機を更に備える構成としてもよい。【００１５】
前記構成によれば、有段変速機のコンパクト化により、無段変速機の上流側の占有スペースを抑制することができる。【００１６】
前記無段変速機及び前記発電機は、互いの軸線が少なくとも一方向から見て平行な状態で並設されており、前記有段変速機は、前記軸線の方向から見て、前記無段変速機及び前記発電機に重なるように配置されている構成としてもよい。【００１７】
前記構成によれば、発電装置をコンパクトにすることができる。【００１８】
前記無段変速機の前記軸線と前記発電機の前記軸線とは、所定の配列方向に並んでおり、前記配列方向において、前記有段変速機の前記出力軸の軸線は、前記無段変速機の前記軸線と前記発電機の前記軸線との間に配置されている構成としてもよい。【００１９】
前記構成によれば、有段変速機から無段変速機を介して発電機に至る動力伝達経路をコンパクトにすることができる。【００２０】
前記有段変速機の前記出力軸の軸線は、前記無段変速機と前記発電機との間に配置されている構成としてもよい。【００２１】
前記構成によれば、有段変速機から無段変速機を介して発電機に至る動力伝達経路をよりコンパクトにすることができる。【００２２】
前記有段変速機を制御する有段変速制御部を有する発電制御装置を更に備え、前記有段変速機は、下位段及び上位段を有し、前記有段変速制御部は、前記航空機エンジンの回転数が所定値未満のときに前記有段変速機を前記上位段となるように制御し、前記航空機エンジンの回転数が所定値以上のときに前記有段変速機を前記下位段となるように制御し、前記有段変速機は、前記ブレーキが作動状態にあると前記上位段となり、前記ブレーキが非作動状態にあると前記下位段となり、前記ブレーキは、前記非作動状態に向けて付勢するプリロード機構を有する構成としてもよい。【００２３】
前記構成によれば、エンジンの高速回転域において有段変速機を下位段（ブレーキ非作動状態）とし且つエンジンの低速回転域において有段変速機を上位段（ブレーキ作動状態）とする構成において、ブレーキが非作動状態となるように付勢するプリロード機構があるため、仮にブレーキの駆動源等に異常が生じてブレーキが作動しなくても、有段変速機が下位段となり、有段変速機から出力される回転動力がオーバースピードになることを防止できる。また、エンジン停止時等において突風等によりエンジンが逆回転したときには、ワンウェイクラッチにより入力軸から出力軸への動力伝達が切断されるため、発電機側に逆回転力が伝達されることがなく、発電機等を好適に保護することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、有段変速機を設けながらもコンパクトな発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態に係る航空機エンジン及び発電装置を示す模式図である。
【図２】図１に示す発電装置のブロック図である。
【図３】図２に示すＩＤＧユニットの断面図である。
【図４】図３のIV矢視方向から見た図面である。
【図５】図４の変形例を示す図面である。
【図６】図３に示す有段変速機の断面図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）は図６に示す有段変速機の動作原理を説明する模式図である。
【図８】図６に示す有段変速機の変速位置と回転数との関係を説明する図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【００２７】
図１は、実施形態に係る航空機エンジン１及び発電装置１３を示す模式図である。図１に示すように、航空機エンジン１は、２軸ガスタービンエンジンであって、ファン２、圧縮機３、燃焼器４、タービン５、高圧軸６及び低圧軸７を備える。ファン２は、航空機エンジン１の前部に配置され、その周囲がファンケースで覆われている。タービン５は、前段側の高圧タービン８及び後段側の低圧タービン９を有する。高圧タービン８は、高圧軸６を介して圧縮機３と連結されている。高圧軸６は、内部に中空空間を有する筒状の軸体である。低圧タービン９は、低圧軸７を介してファン２と連結されている。低圧軸７は、高圧軸６の中空空間に挿通されている。
【００２８】
低圧軸７には、径方向外方に延びた連結軸１１が動力伝達可能に接続されている。連結軸１１には、ギヤボックス１２が動力伝達可能に接続されている。ギヤボックス１２には、発電装置１３が動力伝達可能に接続されている。即ち、低圧軸７の回転動力が、連結軸１１及びギヤボックス１２を介して発電装置１３に伝達される。低圧軸７の回転数変動は、高圧軸６の回転数変動よりも大きいため、発電装置１３に入力される動力の回転数変動レンジは大きくなる。なお、発電装置１３に伝達するための動力は、低圧軸７の代わりに高圧軸６から取り出されてもよい。
【００２９】
図２は、図１に示す発電装置１３のブロック図である。図２に示すように、発電装置１３は、緊急遮断装置２０（ディスコネクト・アッセンブリ）、有段変速機２１、無段変速機２２、発電機２３、第１〜第３回転数センサ２４〜２６及び発電制御装置２７を備える。航空機エンジン１の低圧軸７から取り出した回転動力は、緊急遮断装置２０、有段変速機２１及び無段変速機２２を経て発電機２３に入力される。
【００３０】
緊急遮断装置２０は、航空機エンジン１から取り出した回転動力が入力されるものであって、外部からの遮断指令により動力伝達を遮断可能な動力伝達機構である。即ち、緊急遮断装置２０は、通常は動力伝達状態に保たれ、例えば操縦士の操作により動力伝達状態から動力伝達切断状態に移行可能に構成されている。緊急遮断装置２０は、有段変速機２１の上流側に配置されるため、何らかの異常発生時に緊急遮断装置２０で動力伝達が遮断されると、有段変速機２１、無段変速機２２及び発電機２３の全てへの動力伝達が切断され、異常発生時には装置全体が適切に保護される。
【００３１】
有段変速機２１には、航空機エンジン１から取り出した回転動力が緊急遮断装置２０を介して入力される。有段変速機２１は、複数のギヤ列から動力伝達させるギヤ列を選択して変速を行う変速機である。本実施形態では、有段変速機２１は、一例として２段変速式であり、下位段（等速段）と、下位段よりも変速比が大きい（減速比が小さい）上位段（増速段）とを有する。有段変速機２１では、下位段から上位段にシフトアップするときや上位段から下位段にシフトダウンするときには、一のギヤ列が選択された状態からディスエンゲージ状態（ニュートラル状態）を経て他のギヤ列が選択された状態へと切り替わる。
【００３２】
無段変速機２２には、有段変速機２１が変速して出力する回転動力が入力される。無段変速機２２には、例えば、トロイダル式の無段変速機を用いることができる。トロイダル式の無段変速機は、入力ディスク及び出力ディスクに挟まれたパワーローラの位置をアクチュエータにより変化させることで、パワーローラを傾転させて変速比を変更するものである。トロイダル式の無段変速機は、公知であるためその詳細構造の説明は省略する。なお、無段変速機は、他の形式のものでもよく、例えば、油圧式変速機（Hydro Static Transmission）でもよい。
【００３３】
発電機２３には、無段変速機２２が変速して出力する回転動力が入力される。発電機２３は、交流発電機である。発電機２３は、例えば一定回転数の動力が入力されることで一定周波数の交流を発電する。発電機２３で発電された電力は、航空機に搭載された電気機器（図示せず）に供給される。
【００３４】
有段変速機２１、無段変速機２２及び発電機２３は、ＩＤＧユニット３０として一体化されている。即ち、有段変速機２１，無段変速機２２及び発電機２３は、後述するように１つのハウジング３１（図３）に収容されている。なお、ＩＤＧユニット３０は、有段変速機２１、無段変速機２２及び発電機２３以外にも緊急遮断装置２０も収容していてもよい。
【００３５】
第１回転数センサ２４は、有段変速機２１の入力回転数Ｎ１を検出する。第２回転数センサ２５は、有段変速機２１の出力回転数Ｎ２（即ち、無段変速機２２の入力回転数）を検出する。第３回転数センサ２６は、無段変速機２２の出力回転数Ｎ３を検出する。発電制御装置２７は、第１〜第３回転数センサ２４〜２６で検出された回転数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３に応じて、有段変速機２１及び無段変速機２２の変速動作を制御する。
【００３６】
図３は、図２に示すＩＤＧユニット３０の断面図である。図４は、図３のIV矢視方向から見た図面である。図３及び４に示すように、ＩＤＧユニット３０は、有段変速機２１、無段変速機２２及び発電機２３を収容するハウジング３１を備える。即ち、有段変速機２１は無段変速機２２及び発電機２３を収容するハウジング３１に収容されるので、装置のコンパクト化が図られると共に装置のハンドリング性が良好となる。ハウジング３１は、ハウジング本体部３１ａと、入力開口３１ｃが形成された取付部３１ｂとを有する。有段変速機２１は、動力伝達機構３２（例えば、ギヤ列）を介して無段変速機２２に接続されており、無段変速機２２は、動力伝達機構３３（例えば、ギヤ列）を介して発電機２３に接続されている。
【００３７】
有段変速機２１と発電機２３との間の動力伝達経路（無段変速機２２，２３）は、有段変速機２１、発電機２３及び発電機２３が互いに一対一の関係となって有段変速機２２で変速された回転動力の全てが無段変速機２２を介して発電機２３に伝達される構成である。即ち、動力伝達機構３２，３３は、ＩＤＧユニット３０以外の他部品に向けて分岐せずにハウジング３１内で完結しており、ＩＤＧユニット３０がコンパクトで且つハンドリング性が良い。
【００３８】
有段変速機２１、無段変速機２２及び発電機２３の各軸線Ｘ１〜Ｘ３は、互いに平行に配置されている。なお、「平行」は、完全に平行でなくても多少の誤差が含まれてもよいことを意味し、例えば、軸線同士のなす角度が１０°から−１０°の間としてもよい。また、本実施形態では、各軸線Ｘ１〜Ｘ３を単に平行としているが、各軸線Ｘ１〜Ｘ３を捩れの位置関係にして一方向から見て平行となる構成としてもよい。例えば、無段変速機２２及び発電機２３の配列方向Ｄ及び軸線Ｘ１に直交する方向から見て（図３の視点）、各軸線Ｘ１〜Ｘ３は互いに平行で、かつ、前記配列方向から見て各軸線Ｘ１〜Ｘ３の少なくとも２つが交差する構成としてもよい。
【００３９】
無段変速機２２及び発電機２３は、各軸線Ｘ２，Ｘ３に直交する方向に隣接して並設されている。有段変速機２１は、ハウジング３１の収容空間Ｓにおいて無段変速機２２及び発電機２３よりも取付部３１ｂ側に偏在配置されている。有段変速機２１の入力軸４１は、取付部３１ｂの入力開口３１ｃに挿通されて外部に向けて突出している。
【００４０】
有段変速機２１は、軸線Ｘ１の方向から見て、無段変速機２２及び発電機２３に重なるように配置されている。無段変速機２２の軸線Ｘ２と発電機２３の軸線Ｘ３とが並んだ配列方向Ｄにおいて、有段変速機２１の出力軸４２の軸線Ｘ１は、無段変速機２２の軸線Ｘ２と発電機２３の軸線Ｘ３との間に位置している。本実施形態では、軸線Ｘ１の方向から見て、有段変速機２１の軸線Ｘ１は、無段変速機２２と発電機２３との間で挟まれている。
【００４１】
なお、軸線Ｘ１の方向から見て、有段変速機２１、無段変速機２２及び発電機２３は、互いに一列に並んでいなくてもよい。例えば、図５に示すように、有段変速機２１の軸線Ｘ１が、配列方向Ｄにおいて無段変速機２２の軸線Ｘ２と発電機２３の軸線Ｘ３との間に位置しながら、軸線Ｘ１と軸線Ｘ２とを結ぶ線が、配列方向Ｄに対して角度θをなしてもよい、即ち、軸線Ｘ２と軸線Ｘ３とを結ぶ線と軸線Ｘ１と軸線Ｘ２とを結ぶ線とがなす角度θは、０°よりも大きく９０°よりも小さい構成としてもよい。
【００４２】
本実施形態では、有段変速機２１の入力軸４１及び出力軸４２は、互いに同軸上に配置されている。有段変速機２１の入力軸４１及び出力軸４２の軸線Ｘ１は、無段変速機２２と発電機２３との間に配置されている。このような構成により、有段変速機２１から無段変速機２２を介して発電機２３に至る動力伝達経路がコンパクト化される。
【００４３】
取付部３１ｂは、ハウジング本体部３１ａよりも小径である。無段変速機２２及び発電機２３は、ハウジング本体部３１ａに収容され、有段変速機２１は取付部３１ｂの内周面に嵌合された状態で取付部３１ｂに支持されている。即ち、ハウジング３１の取付部３１ｂを有段変速機２１の支持構造として利用できるため、有段変速機２１の支持構造が簡素化される。また、取付部３１ｂの内周側空間が有段変速機２１の収容空間として利用されるため、スペースの有効活用によりＩＤＧユニット３０がコンパクト化される。更に、ハウジング３１の取付部３１ｂは、その内周面側に有段変速機２１が配置されるために、取付部３１ｂが比較的大径となり、ハウジング３１の取付安定性も良好になる。
【００４４】
図６は、図３に示す有段変速機２１の断面図である。図６に示すように、有段変速機２１は、遊星歯車機構４０、入力軸４１、出力軸４２及びケーシング４３を備える。ケーシング４３は、円筒部４３ａと、円筒部４３ａの一端開口を閉鎖する環状の第１閉鎖板部４３ｂと、円筒部４３ａの他端開口を閉鎖する環状の第２閉鎖板部４３ｃとを有する。遊星歯車機構４０は、円筒部４３ａ、第１閉鎖板部４３ｂ及び第２閉鎖板部４３ｃにより形成された円盤形状の内部空間に収容されている。入力軸４１は、第１閉鎖板部４３ｂの中央孔４３ｄを挿通し、出力軸４２は、第２閉鎖板部４３ｃの中央孔４３ｅを挿通している。
【００４５】
遊星歯車機構４０は、サンギヤ５１、リングギヤ５２、プラネタリギヤ５３、キャリア５４、ワンウェイクラッチ５５、及び、ブレーキ５６を備える。遊星歯車機構４０のプラネタリギヤ５３を保持するキャリア５４には、入力軸４１が接続されている。遊星歯車機構４０のサンギヤ５１には、出力軸４２が接続されている。リングギヤ５２には、ケーシング４３に支持されたブレーキ５６が接続されている。
【００４６】
入力軸４１は、第１軸部４１ａと、第１軸部４１ａよりも大径の第２軸部４１ｂとを有する。第１軸部４１ａは、ケーシング４３から入力側に突出している。第２軸部４１ｂは、ケーシング４３に収容されており、キャリア５４に接続されている。入力軸４３は、ケーシング４３に軸受（図示せず）を介して回転自在に支持されている。第２軸部４１ｂは、筒状であり、出力軸４２に向けて開放された内部空間を有する。なお、図６では、キャリア５４が入力軸４１と一体に成形されているが、キャリア５４は入力軸４１と別体として互いに固定される構成としてもよい。
【００４７】
出力軸４２は、筒状の第２軸部４１ｂの内部空間に挿入される先端部４２ａを有する。出力軸４２の先端部４２ａは、軸受（図示せず）を介して入力軸４１の第２軸部４１ｂに回転自在に支持されている。出力軸４２のうち先端部４２ａよりも出力側（下流側）には、サンギヤ５１が接続されている。出力軸４２は、ケーシング４３に軸受（図示せず）を介して回転自在に支持され、入力軸４３に対して相対回転可能である。なお、図６では、サンギヤ５１が出力軸４２と一体に成形されているが、サンギヤ５１は出力軸４２と別体として互いに固定される構成としてもよい。
【００４８】
ワンウェイクラッチ５５は、入力軸４１と出力軸４２との間に挟まれている。具体的には、ワンウェイクラッチ５５は、環状であり、入力軸４１の第２軸部４１ｂの内周面と出力軸４２の先端部４２ａの外周面との間に挟まれている。ワンウェイクラッチ５５は、一方向回転のみを動力伝達して逆回転を動力伝達しないものであり、入力軸４１から出力軸４２に回転動力を伝達し、出力軸４２から入力軸４１には回転動力を伝達しない。例えば、ワンウェイクラッチ５５は、公知のスプラグ式のものである。ワンウェイクラッチ５５は、リングギヤ５２の径方向内側に配置されている。
【００４９】
リングギヤ５２は、リング部５２ａと、リング部５２ａの内周面から径方向内方に突出した内歯部５２ｂとを有する。内歯部５２ｂは、リング部５２ａの内周面のうち軸線Ｘ１方向の一方側、具体的には出力側に偏在して設けられている。即ち、リング部５２ａは、出力側よりも入力側に向けて大きく内歯部５２ｂから突出した延長部５２ｃを有する。なお、内歯部５２ｂがリング部５２ａの内周面に全体的に設けられ、プラネタリギヤ５３がリング部５２ａの軸線Ｘ１方向の一方側（具体的には出力側）に偏在した状態で内歯部５２ｂに噛み合う構成としてもよい。
【００５０】
入力軸４１の第２軸部４１ｂは、リングギヤ５２と軸線Ｘ１方向位置が重なる。ワンウェイクラッチ５５も、リングギヤ５２と軸線Ｘ１方向位置が重なる。図６の例では、入力軸４１の第２軸部４１ｂ及びワンウェイクラッチ５５は、リングギヤ５２の延長部５２ｃと軸線Ｘ１方向位置が重なる。但し、有段変速機２１の軸線方向寸法に関する設計要求が許せば、必ずしもこの位置関係でなくてもよい。
【００５１】
ブレーキ５６は、ケーシング４３に支持された状態でリングギヤ５２の外周面に接続されている。ブレーキ５６は、リングギヤ５２をケーシング４３に対して固定する作動状態と、リングギヤ５２をケーシング４３に対して相対回転自在にする非作動状態との間で動作する。具体的には、ブレーキ５６は、摩擦クラッチ６１と、摩擦クラッチ６１に圧着力を付与するピストン６２と、摩擦クラッチ６１を切断状態とする向きに付勢するプリロード機構６３とを有する。なお、ブレーキ５６は、リングギヤ５２をケーシング４３に対して相対回転不能にする状態と相対回転自在にする状態との動作可能なものであれば、摩擦クラッチ以外のものを用いてもよい。
【００５２】
摩擦クラッチ６１は、ケーシング４３の円筒部４３ａの内周面とリングギヤ５２のリング部５２ａの外周面との間に介設されている。摩擦クラッチ６１は、例えば多板クラッチである。具体的には、摩擦クラッチ６１は、リングギヤ５２のリング部５２ａに対して共回転不能で且つ軸線Ｘ１方向に移動可能に接続された摩擦板６５と、ケーシング４３の円筒部４３ａに対して共回転不能で且つ軸線Ｘ１方向に移動可能に接続された相手板６６と、摩擦板６５と相手板６６との間に挟まれたウェーブスプリング６７とを有する。
【００５３】
ウェーブスプリング６７は、摩擦板６５と相手板６６とを互いに離間させる向きに付勢力を発揮するプリロードバネである。即ち、ウェーブスプリング６７は、プリロード機構６３の役目を果たす。なお、プリロード機構６３は、摩擦クラッチ６１を切断状態とする向きにピストン６２を付勢するようにピストン６２とケーシング４３との間に介在したプリロードバネであってもよい。
【００５４】
摩擦クラッチ６１は、サンギヤ５１及びプラネタリギヤ５３と軸線Ｘ１方向位置が重なる。但し、有段変速機２１の軸線方向寸法に関する設計要求が許せば、必ずしもこの位置関係でなくてもよい。
【００５５】
ピストン６２は、径方向位置において入力軸４１の第２軸部４１ｂとリングギヤ５２との間に配置されている。ピストン６２は、プラネタリギヤ５３と径方向位置が重なる。ピストン６２は、軸線Ｘ１方向の出力側に位置する一端部６２ａと、軸線Ｘ１方向の入力側に位置する他端部６２ａとを有する。ピストン６２の動作軌跡（動作範囲）は、リング部５２ａの延長部５２ｃの内径側の空間に進入するように配置されている。即ち、ピストン６２の一端部６２ａは、リング部５２ａの延長部５２ｃの内径側の空間に進入し得る。
【００５６】
ピストン６２の他端部６２ｂは、摩擦クラッチ６１の軸線Ｘ１方向の入力側に位置している。ピストン６２のうち一端部６２ａと他端部６２ｂとの間の中間部分には、軸線Ｘ１方向の入力側に向いた受圧面６２ｃが形成されている。受圧面６２ｃは、ピストン６２の軸線Ｘ１方向の入力側の端面よりも軸線Ｘ１方向の出力側に位置している。但し、有段変速機２１の軸線方向寸法に関する設計要求が許せば、必ずしもこの位置関係でなくてもよく、例えば、ピストンを摩擦クラッチ６１に単に対向させてもよい。
【００５７】
ピストン６２は、ケーシング４３に摺動自在に支持されている。ピストン６２の他端部６２ｂは、ピストン６２の一端部６２ａ及び受圧面６２ｃに対して径方向外側に配置されている。ケーシング４３の第１閉鎖板部４３ｂには、ピストン６２の受圧面６２ｃに向けて開口した油圧流路４３ｆが形成されている。油圧流路４３ｆには、航空機エンジン１の動力で駆動される油圧ポンプ（図示せず）により圧油が供給される。
【００５８】
油圧流路４３ｆから供給される圧油が受圧面６２ｃを押すことで、ピストン６２が軸線Ｘ１方向の出力側に向けて駆動される。摩擦クラッチ６１は、駆動されたピストン６２の他端部６２ｂにより押圧されて、接続状態（ブレーキ５６の作動状態）になる。油圧回路４３ｆから受圧面６２ｃに付与される油圧が低下してピストン６２が後退すると、摩擦クラッチ６１が切断状態（ブレーキ５６の非作動状態）になる。
【００５９】
以上のような構成によれば、有段変速機２１が軸線Ｘ１方向においてコンパクトな薄型形状とすることが可能となる。そのため、ＩＤＧユニット３０における無段変速機２２の上流側の占有スペースが抑制される。また、有段変速機２１が薄型となるため、有段変速機２１ｂは、ＩＤＧユニット３０の取付部３１ｂの内周側空間に収容された状態で取付部３１ｂに安定して支持される。
【００６０】
図７（Ａ）（Ｂ）は、図６に示す有段変速機２１の動作原理を説明する模式図である。図７（Ａ）に示すように、有段変速機２１では、ブレーキ５６が作動状態となることで、リングギヤ５２がケーシング４３に対して固定され、入力軸４１の回転動力がキャリア５４、プラネタリギヤ５３及びサンギヤ５１を介して出力軸４２に伝達されて増速される（Ｎ１＜Ｎ２）。他方、図７（Ｂ）に示すように、有段変速機２１では、ブレーキ５６が非作動状態となることで、リングギヤ５２がケーシング４３に対して相対回転自在となり、入力軸４１の回転動力がワンウェイクラッチ５５を介して出力軸４２に等速で伝達される（Ｎ１＝Ｎ２）。
【００６１】
即ち、ブレーキ５６が作動状態となると、有段変速機２１が上位段である高速段（増速）となり、ブレーキ５６が非作動状態となると、有段変速機２１が下位段である低速段（等速）となる。なお、上位段が下位段よりも増速比が大きい（減速比が小さい）構成であればこれに限られない。例えば、有段変速機２１の２段の変速段（高速段及び低速段）の組合せは、増速段及び等速段の組合せでなくてもよく、例えば、増速段及び減速段の組合せや等速段及び減速段の組合せであってもよい。
【００６２】
このような構成によれば、ブレーキ５６が作動状態から非作動状態になると、負荷（発電機２３）に接続された出力軸４２の回転数が入力軸４１の回転数に比べて減少していき、出力軸４２の回転数が入力軸４１の回転数と同じになったところでワンウェイクラッチ５５が接続状態になり、入力軸４１の回転動力が等速で出力軸４２に伝達される。即ち、ブレーキ５６の作動状態を切り替えることで、２段階の変速（等速及び増速）を実現することが可能となる。そして、このような２段式の有段変速機２１を発電装置１３に用いたため、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００６３】
図８は、図６に示す有段変速機２１の変速位置と回転数との関係を説明する図面である。図８に示すように、航空機エンジン１が停止状態から始動するときには、発電制御装置２７（図２）は、ブレーキ５６のピストン６２（図６）を動作させることが可能な油圧が実現できるようになるまでピストン６２を動作させない。そのため、プリロード機構６３によりブレーキ５６が非作動状態に保たれ、有段変速機２１が低速段（等速）に保たれる。そして、油圧流路４３ｇ（図２）の油圧が所定値を超えたら、発電制御装置２７は、ピストン６２を作動させてブレーキ５６を作動状態に制御し、有段変速機２１を高速段にする（図７（Ａ））。そして、航空機エンジン１がアイドル回転数を超えたら、発電機２３による発電を開始する。
【００６４】
航空機エンジン１の回転数が所定値未満である間は（例えば、第１回転数センサ２４で検出される入力軸４１の回転数が所定の閾値ＴＨ1以上になるまでは）、有段変速機２１が高速段に保たれるようにブレーキ５６を作動状態に制御する。航空機エンジン１の回転数が所定値以上になると（例えば、第１回転数センサ２４で検出される入力軸４１の回転数が所定の閾値ＴＨ1以上となると）、有段変速機２１が低速段となるようにブレーキ５６を非作動状態となるように制御する（図７（Ｂ））。
【００６５】
このように、航空機エンジン１の高速回転域において有段変速機２１を低速段（ブレーキ５６を非作動状態）とし且つ航空機エンジン１の低速回転域において有段変速機２１を高速段（ブレーキ５６を作動状態）とする構成において、ブレーキ５６が非作動状態となるように付勢するプリロード機構６３があるため、仮にブレーキ５６の駆動源等に異常が生じてブレーキ５６が作動しなくても、有段変速機２１が低速段となり、有段変速機２１から出力される回転動力がオーバースピードになることを防止できる。また、航空機エンジン１の停止時等において突風がファン２に作用して航空機エンジン１が逆回転したときには、ワンウェイクラッチ５５（図６）により入力軸４１から出力軸４２への動力伝達が切断されるため、発電機２３側に逆回転力が伝達されることがなく、発電機２３等を好適に保護することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  航空機エンジン
１３  発電装置
２０  緊急遮断装置
２１  有段変速機
２２  無段変速機
２３  発電機
２７  発電制御装置
３０  ＩＤＧユニット
３１  ハウジング
３１ｂ  取付部
３１ｃ  入力開口
４０  遊星歯車機構
４１  入力軸
４２  出力軸
４３  ケーシング
５１  サンギヤ
５２  リングギヤ
５２ａ  リング部
５２ｂ  内歯部
５２ｃ  延長部
５３  プラネタリギヤ
５４  キャリア
５５  ワンウェイクラッチ
５６  ブレーキ
６１  摩擦クラッチ
６２  ピストン
６３  プリロード機構
【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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【国際調査報告】
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