JP2008014489A - タービンエンジン、エピサイクリック歯車列用のキャリア、およびエピサイクリック歯車列を組み立てる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単で、より安価なキャリア設計を可能にする簡素化された油バッフル・噴霧バー装置を設ける。
【解決手段】ガスタービンエンジンは、ターボファンを駆動するエピサイクリック歯車列を備える。このエピサイクリック歯車列は、互いに離間した側壁（６０）が周方向において互いに離間したマウント（５４）と連結され、単一構造体をなす、一体キャリア（３４）を用いる。バッフル（６８）が、マウント（５４）の近くで、キャリア（３４）に固定され、油を太陽歯車（２８）やバッフル（６８）間に配置される中間歯車に噴霧する潤滑通路（８６，８８）をもたらす。バッフル（６８）は、歯車列の構造的要素ではないので、このバッフル（６８）をキャリアの材料とは異なる材料から構成することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ターボファンを駆動するのに使用されるエピサイクリック歯車列に用いられる油バッフル装置に関する。

ガスタービンエンジンは、通常、ターボファンを駆動するのに用いられるエンジンのタービンセクションに接続されるエピサイクリック歯車列を使用する。典型的なエピサイクリック歯車列では、太陽歯車が、回転入力をタービンシャフトから圧縮機シャフトを介して受ける。キャリアが、太陽歯車を囲むと共に太陽歯車と噛合する中間歯車を支持する。リング歯車が、中間歯車を囲むと共に、中間歯車と噛合する。キャリアが回転に対して固定される装置では、中間歯車が、「星形」歯車と呼ばれ、リング歯車が、ターボファンを支持する出力シャフトに連結される。リング歯車が回転に対して固定される装置では、中間歯車が「遊星」歯車と呼ばれ、キャリアが、ターボファンを支持する出力シャフトに連結される。

エピサイクリック歯車列には、ターボエンジンの運転中、充分な潤滑が施されねばならない。この目的を達成するために、キャリアは、油を中間歯車および太陽歯車に直接噴霧するために、中間歯車と太陽歯車との間に配置される油噴霧バーを備える。潤滑を長く持続させる目的で、噴霧された油がリング歯車と関連する潤滑油溝に集められる前に、その噴霧された油を集め、中間歯車の領域に保持するために、キャリアと一体になっているかまたはキャリアから分離している個別の油バッフルが、中間歯車間に配置される。

従来のキャリア装置は、油バッフルを収容するために、多数の部品および複雑な組立を必要としていた。例えば、キャリアの片方または両方の側壁が、中間歯車の周りに組み立てられねばならず、その結果、キャリアが組合せ式になる。さらに、油噴霧バーと油バッフルが別体であるため、組立が複雑でコストが高くなる。必要とされているのは、より簡単で、より安価なキャリア設計を可能にする簡素化された油バッフル・噴霧バー装置である。

タービンエンジンは、ターボファンを駆動するエピサイクリック歯車列を備える。キャリアは、互いに離間した壁を有する単一構造体をなし、これらの壁は、周方向において互いに離間したマウントによって連結され、マウントは、キャリアの外周に、周方向において互いに離間した開口部をもたらす。キャリアは、中心に位置する太陽歯車を囲むと共に太陽歯車と噛合する中間歯車を支持する。中間歯車は、該開口部を貫通し、キャリアを囲むリング歯車と噛合する。バッフルが、マウントと隣接して、側壁間に配置される。締付け具が、キャリアの材料とは異なる材料から構成することができるバッフルを、キャリアに固定する。バッフルは、油をエピサイクリック歯車列の種々の部品に分配する潤滑通路を備える。

本発明のこれらおよび他の特徴は、以下の最良の形態および後で簡単に説明する図面から、よく理解されるだろう。

ガスタービンエンジン１０の一部が、図１に概略的に示されている。このタービンエンジン１０は、互いに固定された多数片から構成される固定ハウジング１２を備える。ブレードを備える圧縮機ハブ１６を有する圧縮機セクション１４は、タービンシャフト（図示せず）によって、軸Ａを中心として駆動される。ターボファン１８は、ターボファンシャフト２０に支持されている。このターボファンシャフト２０は、エピサイクリック歯車列２２を介して、圧縮機ハブ１６を支持する圧縮機シャフト２４によって駆動される。

図示される例示的な装置では、エピサイクリック歯車列２２は、星形歯車列である。勿論、本発明は、遊星装置のような他のエピサイクリック歯車列にも適用される。図２を参照すると、エピサイクリック歯車列２２は、太陽歯車２８を備える。この太陽歯車２８は、スプライン結合部３０によって、回転力を入力する圧縮機シャフト２４に接続されている。キャリア３４が、トルクフレーム３６によって、ハウジング１２に固定されている。キャリア３４は、中間歯車（図示されている装置では、星形歯車３２）を支持している。これらの中間歯車は、太陽歯車２８の歯と星形歯車３２の歯との間の噛合された界面２６によって、太陽歯車２８に連結されている。リング歯車３８が、キャリア３４を囲み、噛合された界面４４によって、星形歯車３２に連結されている。回転力を出力するこのリング歯車３８は、接続部４２によって、ターボファンシャフト２０に固定されている。

一例では、トルクフレーム３６は、周知の方法によって、キャリア３４をハウジング１２に固定している。例えば、マウント５４は、図２，３に示されるように、トルクフレーム３６のフィンガ部を収容する開口部５６を有している。球面軸受４６およびブッシュ５２を貫通するピン４８が、フィンガ部をキャリア３４に固定している。締付け具５０が、ピン４８をキャリア３４に保持している。

キャリア３４は、構造的な剛性を改良し、組立を容易にするために、単一片から作製された単一構造体である。キャリア３４は、マウント５４によって連結された互いに離間した側壁６０を備える。これらのマウント５４は、図３に最もよく示されるように、概ね楔状の部材である。マウント５４および側壁６０は、互いに一体である。マウント５４は、互いに向き合う湾曲面５８を有している。これらの湾曲面５８は、星形歯車３２に近接して配置され、星形歯車３２の歯の湾曲に概ね追従している。従って、湾曲面５８上の油は、星形歯車３２の方に流れ、付加的な潤滑を行なう傾向にある。

マウント５４は、開口部９８をもたらすように、キャリア３４の周方向に互いに離間している。星形歯車３２が、この開口部９８を貫通し、リング歯車３８と係合する。図２を参照すると、側壁６０は、星形歯車３２の各々を支持するジャーナル軸受６４を収容する孔６２を備える。各ジャーナル軸受６４は、側壁６０に固定されたリテーナ６６によって、キャリア３４内に保持される。

油バッフル６８が、図２に最もよく示されるように、マウント５４の各々の近くにおいて、側壁６０間に配置されている。図４，５を参照すると、バッフル６８は、図示される例では、マウント５４と当接する端７２を備える。また、バッフル６８は、星形歯車２８に近接して配置された互いに向き合う湾曲面７０を備える。湾曲面５８，７０は、図示される例では、互いに切れ目がなく隣接し、星形歯車３２を収容する歯車ポケット１０２をもたらす。太陽歯車２８を収容する歯車ポケット１０４も、端７２の反対側において、バッフル６８の各々の表面７３間に設けられている。

一例では、側壁６０の１つは、バッフル６８の各々をキャリア３４に固定する締付け具７６を収容する孔７４を備える。バッフル６８は、潤滑油分配器７８と流体連通する主通路８６からなる潤滑通路を備える。潤滑油分配器７８には、潤滑油供給装置９６から油が送給される。一例では、バッフル６８は、側壁６０の孔８３を貫通するチューブ８０を収容する開口部８２を備える。シール８４が、開口８２および潤滑油分配器７８に対してチューブ８０をシールする。シール８４を有する他のチューブ９２が、他の潤滑通路（バッフル６８の１つを貫通する噴霧バー通路９３）を介して、油を外部噴霧バー９４に供給するのに、用いられる。外部噴霧バー９４は、キャリア３４に固定され、スプライン結合部３０（図２，５に示される）の近くの太陽歯車２８の近傍に、油を噴霧する。

主通路８６は、太陽歯車２８の歯および星形歯車３２の歯に油を噴霧する第１の通路８８および第２の通路９０に連通している。図示の例では、第１の通路８８および第２の通路９０は、互いに９０°の角度で配置されている。

例示的なバッフル６８では、潤滑油分配器がバッフル内に一体化されているので、別個に部品を設ける必要がない。バッフル６８を、キャリア３４とは異なる軽量材料から構成することができる。

例示的なキャリア３４は、単一片から構成されるので、キャリアの構造的な一体性を改良することができる。中心孔１００が、側壁６０の少なくとも１つに機械加工によって形成され、歯車ポケット１０４をもたらす。歯車ポケット１０２は、星形歯車３２の各々に対して、側壁６０とマウント５４との間に、機械加工によって形成される。これらの歯車ポケット１０２は、キャリア３４の外周に、開口部９８を有している。図３を参照すると、星形歯車３２は、中心孔１００内に挿入され、半径方向外方に移動され、開口部９８を貫通し、好ましくは、マウント５４と当接する（図３に破線で示される位置）。この位置では、隣接する星形歯車３２の歯間に、バッフル６８の端７２の幅ｗを収容するのに充分な間隙ｔがある。バッフル６８が挿入された時点で、星形歯車３２は、実線によって示されるように、再位置決めされ、次いで、太陽歯車２８が、中心孔１００内に挿入される。この太陽歯車２８は、星形歯車３２と噛合する。バッフル６８は、締付け具７６を用いて、キャリア３４に固定される。チューブ８０，９２が、挿入され、次いで、潤滑油分配システムの残りが接続される。

本発明の好ましい実施例を開示したが、当業者であれば、いくつかの修正が本発明の範囲内において思い浮かぶことを認めるだろう。この理由から、本発明の真の範囲および内容を決定するには、特許請求の範囲が検討されるべきである。

ターボファン、エピサイクリック歯車列、および圧縮機セクションを例示するガスタービンエンジンの前部の部分断面図である。 図１に示されるエピサイクリック歯車列の断面図である。 １対の星形歯車の設置位置が仮想線で示される図２の線３−３に沿ったエピサイクリック歯車列の端面図である。 太陽歯車および星形歯車が仮想線で示される図３のエピサイクリック歯車列の一部の拡大図である。 図２に示されるエピサイクリック歯車列の一部の拡大図である。

Claims (20)

1. 圧縮機セクションおよびタービンセクションを支持するハウジングと、
   エピサイクリック歯車列であって、
   キャリアと、
   太陽歯車と、前記太陽歯車の周りに配置されると共に前記太陽歯車と噛合し、前記キャリアによって支持される中間歯車と、
   前記キャリアに締付け部材によって固定されたバッフルであって、前記太陽歯車および前記中間歯車の少なくとも１つの近くに、前記太陽歯車および前記中間歯車の少なくとも１つに潤滑油を導く潤滑通路を備える、バッフルと、
   を備えるエピサイクリック歯車列と、
   を備えることを特徴とするタービンエンジン。
2. 前記中間歯車と噛合するリング歯車と、該リング歯車に連結された出力シャフトと、前記太陽歯車に連結された入力シャフトと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
3. 前記キャリアが、ハウジングに固定され、前記出力シャフトが、ターボファンを駆動し、前記入力シャフトが、圧縮機ブレードを有する圧縮機ハブを支持することを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジン。
4. 前記キャリアが、互いに離間した壁を備え、前記壁が、該壁を連結する周方向において互いに離間したマウントを有し、該マウントが、前記キャリアの外周に、前記マウント間で周方向において互いに離間した開口部をもたらし、前記中間歯車が、前記開口部を貫通し、リング歯車と噛合することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
5. 前記マウントに固定されたトルクフレームを支持するハウジングを備えることを特徴とする請求項４に記載のタービンエンジン。
6. 前記潤滑油通路が、前記壁間を横方向に延びる主通路と、前記主通路と連通し、それぞれ、前記太陽歯車および前記中間歯車の近くで終端する第１の通路および第２の通路と、を含むことを特徴とする請求項４に記載のタービンエンジン。
7. 前記壁の１つの孔を貫通するチューブを備え、該チューブが、前記主通路と連通することを特徴とする請求項６に記載のタービンエンジン。
8. 前記キャリアの外部に位置し、前記潤滑通路と連通する噴霧バーを備え、前記噴霧バーが、前記太陽歯車に潤滑油を導くために、前記太陽歯車の近くで終端することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
9. エピサイクリック歯車列用のキャリアであって、
   互いに離間した壁であって、前記壁が、該壁を連結する周方向において互いに離間したマウントを有し、前記マウントが、前記キャリアの外周に、前記マウント間に周方向において互いに離間した開口部をもたらす、壁と、
   前記マウントの近くで前記壁間に配置されたバッフルであって、前記バッフルが、締付け要素によって、前記壁および前記マウントの少なくとも１つに固定され、歯車ポケットが、前記バッフル間に設けられ、該バッフルが、前記歯車ポケットの少なくとも１つで終端する潤滑通路を備える、バッフルと、
   を備えることを特徴とするキャリア。
10. 前記壁および前記マウントが、単一構造体をなすことを特徴とする請求項９に記載のキャリア。
11. 前記単一構造体が、第１の材料から構成され、前記バッフルが、前記第１の材料と異なる第２の材料から構成されることを特徴とする請求項１０に記載のキャリア。
12. 前記マウントが、互いに向き合う第１の湾曲面を有する概ね楔状の形状を有し、前記バッフルが、前記マウントと当接し、前記第１の湾曲面に隣接する互いに向き合う第２の湾曲面を備えることを特徴とする請求項９に記載のキャリア。
13. 前記潤滑通路が、前記壁間を横方向に延びる主通路と、該主通路と連通すると共に互いに直交して配置される第１の通路および第２の通路と、を含むことを特徴とする請求項９に記載のキャリア。
14. 中間歯車が、前記バッフル間に配置されると共に、太陽歯車と噛合し、前記第１の通路が、前記太陽歯車に導かれ、前記第２の通路が、前記中間歯車に導かれることを特徴とする請求項１３に記載のキャリア。
15. 前記壁の１つが、孔を備え、チューブが、前記孔を貫通し、前記バッフルの開口部に収容され、前記チューブが、前記潤滑通路と連通することを特徴とする請求項９に記載のキャリア。
16. エピサイクリック歯車列を組み立てる方法であって、
    ａ）互いに離間した壁と該壁を連結する周方向において互いに離間したマウントとを備える単一体キャリアであって、互いに離間した開口部が、前記キャリアの外周において前記マウント間に設けられ、前記開口部に延びる歯車ポケットが、前記壁と前記マウントとの間に設けられ、中心孔が、前記壁の少なくとも１つに設けられる、単一体キャリアを設けるステップと、
    ｂ）前記中間歯車を前記中心孔に挿入し、前記中間歯車を、前記開口部を貫通するように、半径方向に前記歯車ポケット内に移動させるステップと、
    ｃ）バッフルを前記キャリア内に挿入するステップと、
    ｄ）太陽歯車を、前記中間歯車と噛合するように、前記中心孔内に挿入するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
17. 前記ステップｃ）が、前記バッフルを前記中間歯車の近くに固定するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記ステップｃ）が、前記バッフルを前記壁の１つにボルト止めするステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記バッフルの潤滑通路と連通させるために、チューブを前記キャリアの孔に挿入するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
20. トルクフレームを前記マウントに固定するステップであって、前記トルクフレームが、ハウジングに固定される、ステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。

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