ガスタービンエンジンおよびガスタービンエンジンの前方構造体の分解方法
【課題】ガスタービンエンジン（２０）の特定の構成要素の保守にかかる時間および費用を削減する。
【解決手段】ガスタービンエンジン（２０）は、コア流路の内側環状壁を提供するセンタボディ支持部（６２）を備える。センタボディ支持部（６２）は、第１のスプラインを有する。ギア付構造体（４８）が、スプールと軸を中心に回転可能なファンとを接続する。可撓性支持部（６８）が、ギア付構造体（４８）をセンタボディ支持部（６２）に連結する。可撓性支持部（６８）は、トルクを伝達するように第１のスプラインと噛み合う第２のスプラインを有する。
【解決手段】ガスタービンエンジン（２０）は、コア流路の内側環状壁を提供するセンタボディ支持部（６２）を備える。センタボディ支持部（６２）は、第１のスプラインを有する。ギア付構造体（４８）が、スプールと軸を中心に回転可能なファンとを接続する。可撓性支持部（６８）が、ギア付構造体（４８）をセンタボディ支持部（６２）に連結する。可撓性支持部（６８）は、トルクを伝達するように第１のスプラインと噛み合う第２のスプラインを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンに関し、特に、ガスタービンエンジンのケース構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般に、タービン部から圧縮機部およびファン部に動力と回転運動を伝達する１つまたは複数のロータシャフトを備える。ロータシャフトは、ボルト止めフランジで連結された個々のケース部からなるモジュールから一般に構成されるエンジンの静止構造体内に支持される。フランジは、エンジンの静止構造体を介して伝達される種々の荷重に耐えうる接続部を成す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ガスタービンエンジンの継続的な課題は、エンジンの特定の構成要素の保守の容易さおよび速さである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
例示的な一実施例では、ガスタービンエンジンは、コア流路の内側環状壁を提供するセンタボディ支持部を備える。このセンタボディ支持部は、第１のスプラインを有する。ギア付構造体が、スプールと軸を中心に回転可能なファンを接続する。可撓性支持部は、ギア付構造体をセンタボディ支持部に連結する。可撓性支持部は、トルクを伝達するように第１のスプラインと噛み合う第２のスプラインを有する。
【０００５】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、センタボディ支持部は、内側環状壁と外側環状壁との間に径方向に延在してこれらの環状壁を連結する周方向に離間されたベーンを有する。
【０００６】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、第１のスプラインは、複数の歯をそれぞれ含む歯群を有する。これらの歯群は、周方向に離間されており、歯群の間に歯のない領域が設けられている。
【０００７】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、ベーンは歯のない領域と周方向で整列している。
【０００８】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、第２のスプラインは、第１のスプラインの歯群と周方向で整列して噛み合う対応する歯群を有し、これらの対応する歯群の間に対応する歯のない領域が設けられている。
【０００９】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、センタボディ支持部は、周方向に離間された複数の締結ボスを有する。締結ボスのクラスタが、歯群と整列している。
【００１０】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、歯のない領域は、内側環状壁を提供するセンタボディ部から径方向内側に突出する補強レールによって提供される。
【００１１】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、センタボディ支持部は、補強レールの第１および第２の側面を提供するように軸方向に離間された環状のリセスと環状のポケットを有する。
【００１２】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、歯群は、第１の歯半径に設けられた歯底を有するとともに第２の歯半径に設けられた歯先まで径方向内側に延在する内歯を有する。補強レールは、第１の歯半径より小さいレール半径まで径方向内側に延在する。
【００１３】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、ギア付構造体は、太陽歯車と、内歯車と、太陽歯車の周りに周方向に配置されて太陽歯車および内歯車と噛み合う中間歯車と、を有する遊星歯車装置を備える。
【００１４】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、中間歯車は、可撓性支持部によって軸を中心とする回転に対して支持された遊星歯車である。太陽歯車はスプールに支持され、内歯車はファンに連結されている。
【００１５】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、センタボディ支持部は、第１のスプラインの近傍に設けられた第１の内側面を有し、可撓性支持部は、センタボディ支持部に対して可撓性支持部を径方向に位置決めするために、第１の内側面に締まりばめされる第１の外側面を有する。
【００１６】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、センタボディ支持部は、第２の内側面を有し、可撓性支持部は、第２の内側面に締まりばめされる第２の外側面を有する。第１の内側面および外側面は、第１のスプラインの前方に設けられ、第２の内側面および外側面は、第１のスプラインの後方に設けられる。第２の外側面は、第１の外側面の径方向内側に配置されている。
【００１７】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、締結具によって可撓性支持部がセンタボディ支持部に固定されており、これらの締結具は、前方に面するヘッド部を有する。
【００１８】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、センタボディ支持部は、周方向に離間された締結ボスを有し、可撓性支持部は、径方向外側に延在する締結フランジを有し、この締結フランジは、締結ボスと接触して可撓性支持部をセンタボディ支持部に対して軸方向に位置決めする。
【００１９】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、締結フランジは、締結具を受ける周方向に離間された開口部を有する。
【００２０】
他の例示的な実施例では、ガスタービンエンジンの前方構造体の分解方法は、センタボディ支持部を可撓性支持部に固定する前方に面した締結具にアクセスするステップを含む。可撓性支持部は、該可撓性支持部に支持されたギア付構造体を含む。上述の方法は、さらに、締結具を外して、センタボディ支持部と可撓性支持部にそれぞれ設けられた第１および第２のスプラインを分離するステップを含む。
【００２１】
上述の分解方法のさらなる実施例では、アクセスするステップは、ファンシャフト軸受支持部がセンタボディ支持部に固定されたままの状態で、ファンシャフト軸受支持部からファンモジュールを取り外すステップを含む。
【００２２】
上述の分解方法のさらなる実施例では、アクセスするステップは、ギア付構造体を外さずに、センタボディ支持部からファンシャフト軸受支持部を取り外すステップを含む。
【００２３】
上述の分解方法のさらなる実施例では、分離するステップは、ギア付構造体および可撓性支持部を含むギア付構造体モジュールを外すことを含む。分離するステップによって、ギア付構造体に接続可能なスプールの前方部を支持する軸受は移動されない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ガスタービンエンジンの実施例の概略的な断面図である。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンの実施例の前方センタボディアセンブリ部分の拡大断面図である。
【図３】図１に示すガスタービンエンジンの実施例のギア付構造体の拡大断面図である。
【図４】図１に示すタービンエンジンの実施例の前方センタボディアセンブリの分解斜視図である。
【図５】図１に示すタービンエンジンの実施例の前方センタボディアセンブリの前方センタボディ支持部の拡大された部分断面斜視図である。
【図６】図１に示すタービンエンジンの実施例の前方センタボディ支持部の拡大断面図である。
【図６Ａ】図１に示すタービンエンジンの実施例のセンタボディ支持部の斜視図である。
【図６Ｂ】図１に示すタービンエンジンの実施例のセンタボディ支持部の端面図である。
【図７】図１に示すタービンエンジンの実施例の前方センタボディ支持部の分解図である。
【図８】ガスタービンエンジンから前方ギアボックスが外される実施例を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、ガスタービンエンジン２０を概略的に示している。ガスタービンエンジン２０は、ここでは、ファン部２２、圧縮機部２４、燃焼器部２６およびタービン部２８を一般に内蔵する２軸ターボファンとして示している。代替のエンジンは、他のシステムや特徴部の中で特にオグメンタ部（図示省略）を含みうる。ファン部２２は、バイパス流路Ｂに沿って空気を送り、圧縮機部２４は、コア流路Ｃに沿って空気を送って圧縮するとともに燃焼器部２６に連通させ、続いてタービン部２８を通って膨張させる。開示された限定的でない実施例では、ターボファンガスタービンエンジンとして示しているが、ここで説明する概念は、ターボファンでの使用に限定されず、３軸構造体を含む他の種類のタービンエンジンにも教示が適用可能であることを理解されたい。
【００２６】
エンジン２０は、一般に、低速スプール３０と高速スプール３２を備え、これらのスプール３０，３２は、複数の軸受システム３８を介してエンジンの長手方向中心軸Ａを中心にエンジンの静止構造体３６に対して回転するように取り付けられている。低速スプール３０は、一般に、ファン４２と、低圧（または第１の）圧縮機部４４と、低圧（または第１の）タービン部４６と、を連結する内側シャフト４０を含む。内側シャフト４０は、ファン４２を低速スプール３０よりも低速で駆動するためにギア付構造体４８を介してファン４２に接続されている。圧縮機部２４内に位置する第２軸受支持部３８Ａが、内側シャフト４０の前方端を支持する。種々の位置に種々の軸受システム３８を代わりにまたは追加で設けてもよい。
【００２７】
高速スプール３２は、高圧（または第１の）圧縮機部５２と高圧（または第１の）タービン部５４を連結する外側シャフト５０を含む。燃焼器５６が、高圧圧縮機５２と高圧タービン５４との間に設けられる。ここでは、“高圧の”圧縮機またはタービンは、対応する“低圧の”圧縮機またはタービンよりも圧力が高い。
【００２８】
コア空気流Ｃは、低圧圧縮機４４で圧縮されてから高圧圧縮機５２で圧縮され、燃焼器５６内で燃料と混合されて燃焼され、次いで高圧タービン５４および低圧タービン４６を通って膨張する。タービン４６，５４は、膨張に応じて対応する低速スプール３０および高速スプール３２を回転駆動する。
【００２９】
一例では、エンジン２０は、高バイパスギア付航空機エンジンである。さらなる例では、エンジン２０のバイパス比は約６より大きく、例示的な実施例では１０より大きい。また、ギア付構造体４８は、ギア減速比が約２．３より大きいプラネタリギアシステムなどの遊星歯車装置または他のギアシステムであり、低圧タービン４６の圧力比は約５より大きい。一例では、ギア付構造体４８は、太陽歯車、内歯車、および太陽歯車の周りに周方向に配置されて太陽歯車および内歯車と噛み合う中間歯車を含む。中間歯車は、可撓性支持部６８（図６に図示）によって軸Ａ周りの回転に対して支持された遊星歯車である。太陽歯車は、低速スプール３０によって支持され、内歯車はファン４２に接続されている。
【００３０】
開示された一実施例では、エンジン２０のバイパス比は、約１０（１０：１）よりも大きく、ファンの直径は、低圧圧縮機４４の直径よりもかなり大きく、低圧タービン４６の圧力比は、約５：１よりも大きい。低圧タービン４６の圧力比は、低圧タービン４６の入口の前で測定された圧力対排気ノズルの前の低圧タービン４６の出口のおける圧力である。ギア付構造体４８は、約２．５：１よりも大きなギア減速比を有するプラネタリギアシステムなどの遊星歯車装置または他のギアシステムとすることができる。しかし、上述のパラメータは、ギア付構造体エンジンの一実施例を例示的に示しているだけであり、本発明はダイレクトドライブターボファンを含む他のガスタービンエンジンにも適用可能である。
【００３１】
高いバイパス比により、バイパス流れＢによって大きな推力が提供される。エンジン２０のファン部２２は、特定の飛行条件、典型的には約０．８マッハで約３５０００フィートの巡航に対して設計されている。０．８マッハおよび３５０００フィートは、エンジンの燃料消費率が最もよくなる飛行条件である。燃料消字率は、“動翼巡航時推力当たり燃料消費率（ＴＳＦＣ）”とも呼ばれており、燃焼された燃料のｌｂｍをエンジンが発生するその時点での推力のｌｂｆで除した産業における標準的なパラメータである。“低ファン圧力比”は、ファン出口ガイドベーン（ＦＥＧＶ）装置を含まないファンブレードのみに亘る圧力比である。ここで開示する限定的でない一実施例では、低ファン圧力比は約１．４５よりも小さい。“低補正ファン先端速度”は、ｆｔ／秒の実際のファン先端速度を産業で標準の温度補正値［（Ｔａｍｂｉｅｎｔ ｄｅｇ Ｒ）／５１８．７）＾０．５］で除したものである。ここで開示された限定的でない実施例における“低補正ファン先端速度”は、約１１５０ｆｔ／秒よりも遅い。エンジン２０の上述のパラメータは、例示的なものである。
【００３２】
図２を参照すると、圧縮機部２４に近接するエンジンの静止構造体３６は、第２軸受支持部３８Ａに隣接して前方センタボディアセンブリ６０を備える。前方センタボディアセンブリ６０は、一般に前方センタボディ支持部６２を有する。第２軸受支持部３８Ａは、一般に、シールユニット６４、軸受ユニット６６およびセンタリングスプリング７０を含む。
【００３３】
図２，図３を参照すると、可撓性支持部６８は、前方センタボディ支持部６２（図４にも図示）内でギア付構造体４８のための可撓性の取付部を提供する。可撓性支持部６８は、ギア付構造体４８からのねじり荷重に反作用し、防振や他の支持機能が容易に得られるようにする。センタリングスプリング７０は、フランジの端部構造体の間に延在する複数のビームを備える全体として円筒形のケージ様構造部品である（図４にも図示）。センタリングスプリング７０は、低速スプール３０に対して軸受ユニット６６を弾性的に位置決めする。一実施例では、ビームは、径方向のばね率を制御するために周方向に並んだダブルテーパビームであり、ばね率は、軸受荷重、軸受寿命、ロータ力学、およびロータのたわみに関する事項を含むがこれらに限定されない複数の考慮事項に基づいて選択される。
【００３４】
前方センタボディ支持部６２は、軸Ａを中心に画成された前方センタボディ部７２と軸受部７４を含み、これらの間に円錐台形のインターフェイス部７６がある（図５参照）。前方センタボディ部７２は、低圧圧縮機４４に通じるコア流路を少なくとも部分的に画成する。前方センタボディ部７２は、図３では断面で示している前縁７２Ａおよび後縁７２Ｂを有する周方向に配置された前方センタボディベーン７１を有する環状のコア通路を含む。軸受部７４は、前方センタボディ部７２の径方向内側に画成されている。軸受部７４は、低速スプール３０に対して軸受ユニット６６とシールユニット６４を位置決めする。円錐台形のインターフェイス部７６は、前方センタボディ部７２と軸受部７４を連結して、従来のフランジ連結部で典型的なよじれが実質的に生じない、軸受ユニット６６からエンジンの静止構造体３６の外側周辺部までの一本化された荷重経路を形成する。円錐台形のインターフェイス部７６は、溶接部Ｗ（図５参照）を含むか、または前方センタボディ支持部６２が一体部品となるように一体の部分とすることができる。
【００３５】
円錐台形のインターフェイス部７６のフランジがない一体の構成によって、軽量で部品数が少なく、かつ全体的な剛性がより調整可能でロータ力学的要件を達成する構造体が容易に得られる。このような構造体によって、軸受ユニット６６を囲む軸受コンパートメント内で潤滑油や空気の供給などの機能がさらに統合される。
【００３６】
図６を参照すると、前方センタボディ支持部６２は、可撓性支持部６８を受ける取付機構を含む。可撓性支持部６８は、振動を吸収するように褶曲する一体の可撓性部材１６０を支持する円錐形の支持部１５８を有する。開示された限定的でない一実施例では、前方センタボディ支持部６２の取付機構は、それぞれ前方センタボディ部７２に設けられた、実施例では内歯スプラインである第１のスプライン７８と、径方向内側に延在する締結ボス８０と、を含む。可撓性支持部６８は、実施例では外歯スプラインである対応する第２のスプライン８２と径方向外側に延在する締結フランジ８４を含む。可撓性支持部６８は、第１および第２のスプライン７８，８２によって構成されるスプラインインターフェイス８６で前方センタボディ支持部６２に受け入れられ、締結フランジ８４が締結ボス８０と接触するように前方センタボディ支持部内に保持される。スプラインインターフェイス８６は、第１および第２のスプライン７８，８２の間でトルクを伝達する。ボルトなどの一組の締結具８８が、締結ボス８０および締結フランジ８４に螺合され、可撓性支持部６８を前方センタボディ支持部６２内に取り付ける。締結具８８は、エンジン２０の前方からアクセスが可能となるように前方に面するヘッド部８９を有する。
【００３７】
図５〜図６Ａを参照すると、センタボディ支持部６２は、コア空気流Ｃのための内側環状壁１２８を提供する。ベーン７１が、一体構造を提供するように内側環状壁１２８を外側環状壁１２９に連結する。第１のスプライン７８は、複数の歯をそれぞれ含む歯群１４６を有する。歯群１４６は、周方向に離間されており、歯群１４６の間には歯のない領域が設けられている。ベーン７１は、第１および第２のスプライン７８，８２の間のインターフェイスを構造的に補強するために歯のない領域と周方向で整列している。第２のスプライン８２は、第１のスプライン７８の歯群１４６と周方向で一致して噛み合う対応する歯群を有する。対応する歯のない領域が、第２のスプライン８２の歯群の間に設けられる。
【００３８】
この例では、締結ボス８０は、図６Ａに示すように周方向に離間されたクラスタとして設けられる。締結ボス８０は、歯群１４６と整列している。しかし、締結ボス８０は、他の形態で配置することもできる。締結フランジ８４は、第２のスプライン８２から軸方向に延在する環状のフランジ１２７から径方向外側に延在する。締結フランジ８４は、締結ボス８０の面１４４と接触してセンタボディ支持部６２に対して可撓性支持部６８を軸方向に位置決めする後面１４２を有する。締結フランジ８４は、周方向に離間されたクラスタとして設けられ、締結ボス８０の孔１３０に固定される締結具８８を受ける開口部１３２を備える。締結フランジ８４は、締結フランジ８４の周辺部において構成要素が可撓性支持部６８を通ることを可能とする中断部やリセスを含みうる。
【００３９】
歯のない領域は、内側環状壁１２８を提供するセンタボディ部７２から径方向内側に突出する補強レール１４８によって提供される。センタボディ支持部６２は、補強レール１４８の第１および第２の側面１５４，１５６を提供するように軸方向に離間された環状のリセス１５０と環状のポケット１５２を有する。歯群１４６の歯は、第１の歯半径Ｔ１に設けられた歯底を有し、第２の歯半径Ｔ２に設けられた歯先まで径方向内側に延在する。図６Ｂに示すように、補強レール１４８は、第１の歯半径Ｔ１よりも小さく、一例では第２の歯半径Ｔ２に等しいレール半径Ｒまで径方向内側に延在する。補強レール１４８および補強レール１４８とベーン７１との周方向の整列により、エンジンの動作時におけるセンタボディ部７２の円筒度が確実に改善される。
【００４０】
センタボディ支持部６２は、第１のスプライン７８の近傍に設けられ、環状のリセス１５０によって提供される第１の内側面１３４を有する。可撓性支持部６８は、センタボディ支持部６２に対して可撓性支持部６８を径方向に位置決めするために、室温で第１の内側面１３４と締まりばめされる第１の外側面１３８を有する。第２の内側面１３６が、センタボディ支持部６２に設けられており、可撓性支持部６８は、室温で第２の内側面１３６と締まりばめされるた第２の外側面１４０を有する。第１の内側面および外側面１３４，１３８は、第１のスプライン７８の前方に配置され、第２の内側面および外側面１３６，１４０は、第１のスプライン７８の後方に配置される。可撓性支持部６８のエンジン２０の前方からの着脱を容易にするために、第２の外側面１４０は、第１の外側面１３８よりも小さく設けられている。
【００４１】
図７を参照すると、締結具８８のヘッド部８９は、第２軸受システム３８Ａの軸受ユニット６６の反対側で前方センタボディアセンブリ６０の前方部からのアクセスを提供するように前方に設けられている。これにより、締結具８８を容易に取り外してギア付構造体４８のギアボックス９０にアクセスすることができる。
【００４２】
エンジン２０の前方からギア付構造体４８へのアクセスを提供するために、ファン４２の後方に位置するファンシャフト軸受支持前方壁１０２が前方センタボディ支持部６２の前部に取り付けられている。前方壁１０２は、複数の締結具１０５によってフランジ６１において前方センタボディ支持部６２に取付可能なフランジ１０３を含み、締結具１０５は、限定的でない一実施例ではボルトとすることができる。前方壁１０２と前方センタボディ支持部６２は、軸受ユニット６６に取り付けられる軸受コンパートメント１００（図２にも図示）を画成する。前方壁１０２は、ギアボックス９０がモジュールとしてアクセス可能となるように取外し可能となっている。これにより、ギアボックス９０は、迅速なオンウィング保守を容易にするようにアクセス可能となる。
【００４３】
潤滑油を封止するとともに出力シャフト１０８の回転を支持するために、（概略的に図示し、図２にも図示した）種々の軸受構造体１０４および（概略的に図示し、図２にも図示した）シール１０６を前方壁１０２で支持することができる。出力シャフト１０８は、ファン４２を駆動するためにギア付構造体４８と接続されている。ファンブレード４２Ｂがファンハブ１１０から延在し、ファンハブ１１０は出力シャフト１０８に取り付けられて出力シャフト１０８とともに回転する。開示された限定的でない実施例では、ファンハブ１１０を取り外した後で、軸受構造体１０４やシール１０６をユニットとして前方壁１０２から取り外すことができる。
【００４４】
ギアボックス９０は、連結シャフト１１２を介して低速スプール３０（図１参照）によって駆動される。連結シャフト１１２は、軸受ユニット６６を介してギアボックスにトルクを伝達するとともに、振動や他の過渡的な現象の分離を容易にする。連結シャフト１１２は、一般に、前方連結シャフト部１１４と、軸受ユニット６６から延在する後方連結シャフト部１１６と、を含むが、連結シャフト１１２を提供するためにより多くのまたはより少ない数の部品が使用可能である。前方連結シャフト部１１４は、後方連結シャフト部１１６の後方スプライン１２０と噛み合うインターフェイススプライン１１８を含む。この限定的でない実施例では、後方連結シャフト部１１６のインターフェイススプライン１２２が、低圧圧縮機４４の低圧圧縮機ハブ１２６に設けられたスプライン１２４とのスプライン係合によって連結シャフト１１２を低速スプール３０に接続する。
【００４５】
要約すると、エンジン２０の前方構造体は、ファンモジュールをファンシャフト軸受支持部から外すことによって分解される。ファンシャフト軸受支持部（前方壁１０２）は、ギアボックス９０を覆うようにセンタボディ支持部６２に固定されたままである。ファンシャフト軸受支持部（前方壁１０２）は、ギアボックス９０を外さずにセンタボディ支持部６２から外される。前方に面する締結具８８がアクセスされて外される。第１および第２のスプライン７８，８２は分離され、ギアボックス９０はファンシャフト軸受支持部（前方壁１０２）と可撓性支持部６８とともに外される。ベアリング３８Ａは、移動されない。
【００４６】
ギアボックス９０を外して分離するには、出力シャフト１０８からファンハブ１１０が取り外される。次に、複数の締結具１０５を外して、前方センタボディ支持部６２から前方壁１０２を分離する。前方壁１０２は、その後エンジンから外される。続いて、複数の締結具８８がエンジン２０の前方から取り外される。その後、ギア付構造体４８が、前方センタボディ支持部６２から前方にスライドして外され、これにより、インターフェイススプライン１１８が後方スプライン１２０からスライドして外されるとともに外歯スプライン８２が内歯スプライン７８からスライドして外される。その結果、ギア付構造体４８が、モジュールとしてエンジン２０から取り外し可能となる（図８に概略的に図示）。エンジン２０からギア付構造体４８を外すために他の構成要素を取り外す必要があり得るが、このような取外しはさほど重要でなく、詳細な説明は不要である。さらに、軸受ユニット６６やシール６４などの他の構成要素も、エンジン２０の前方から容易にアクセス可能となる。
【００４７】
上述したようにエンジン２０の前方からギアボックス９０を外すことにより、時間および費用が大幅に節減される。ギア付構造体４８は、エンジン２０からモジュールとして取り外すことができ、それ以上分解する必要がない。さらに、軸受ユニット６６とシール６４にアクセスするためにはギア付構造体４８をエンジンから外す必要があるが、エンジンコア自体へのアクセスにはギア付構造体４８を外す必要がない。
【００４８】
全図を通して、対応部および相当部には同様の参照符号を付している。図示の実施例では構成要素の特定の配置が示されているが、他の配置も可能である。
【００４９】
特定のステップシーケンスが開示、説明および請求項に記載されているが、特に記載がない限り、ステップはあらゆる順番で実行可能であるとともに、分離または組合せ可能であり、なお本発明の利益を受ける。
【００５０】
それぞれの異なる実施例は図示された特定の構成要素を有するが、本発明の実施例は、これらの特定の組合せに限定されるものではない。１つの実施例のいくつかの構成要素や特徴部を他の実施例の構成要素や特徴部と組み合わせて使用することができる。
【００５１】
上述の説明は、例示的なものであり、限定的なものではない。種々の限定的でない実施例を開示したが、当業者であれば分かるように、上述の教示に照らした種々の改良や変形は添付の請求項の範囲内に含まれる。よって、添付の請求項の範囲内であれば、詳細に説明した以外の方法で本発明を実施することができる。このため、本発明の真の範囲および内容を判断するためには添付の請求項の検討が必要である。
【符号の説明】
【００５２】
２４…圧縮機部
３８Ａ…第２軸受支持部
４８…ギア付構造体
６０…前方センタボディアセンブリ
６２…前方センタボディ支持部
６４…シールユニット
６６…軸受ユニット
６８…可撓性支持部
７０…センタリングスプリング
９０…ギアボックス
１００…軸受コンパートメント
１０２…前方壁
１０４…軸受構造体
１０６…シール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンに関し、特に、ガスタービンエンジンのケース構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般に、タービン部から圧縮機部およびファン部に動力と回転運動を伝達する１つまたは複数のロータシャフトを備える。ロータシャフトは、ボルト止めフランジで連結された個々のケース部からなるモジュールから一般に構成されるエンジンの静止構造体内に支持される。フランジは、エンジンの静止構造体を介して伝達される種々の荷重に耐えうる接続部を成す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ガスタービンエンジンの継続的な課題は、エンジンの特定の構成要素の保守の容易さおよび速さである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
例示的な一実施例では、ガスタービンエンジンは、コア流路の内側環状壁を提供するセンタボディ支持部を備える。このセンタボディ支持部は、第１のスプラインを有する。ギア付構造体が、スプールと軸を中心に回転可能なファンを接続する。可撓性支持部は、ギア付構造体をセンタボディ支持部に連結する。可撓性支持部は、トルクを伝達するように第１のスプラインと噛み合う第２のスプラインを有する。
【０００５】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、センタボディ支持部は、内側環状壁と外側環状壁との間に径方向に延在してこれらの環状壁を連結する周方向に離間されたベーンを有する。
【０００６】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、第１のスプラインは、複数の歯をそれぞれ含む歯群を有する。これらの歯群は、周方向に離間されており、歯群の間に歯のない領域が設けられている。
【０００７】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、ベーンは歯のない領域と周方向で整列している。
【０００８】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、第２のスプラインは、第１のスプラインの歯群と周方向で整列して噛み合う対応する歯群を有し、これらの対応する歯群の間に対応する歯のない領域が設けられている。
【０００９】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、センタボディ支持部は、周方向に離間された複数の締結ボスを有する。締結ボスのクラスタが、歯群と整列している。
【００１０】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、歯のない領域は、内側環状壁を提供するセンタボディ部から径方向内側に突出する補強レールによって提供される。
【００１１】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、センタボディ支持部は、補強レールの第１および第２の側面を提供するように軸方向に離間された環状のリセスと環状のポケットを有する。
【００１２】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、歯群は、第１の歯半径に設けられた歯底を有するとともに第２の歯半径に設けられた歯先まで径方向内側に延在する内歯を有する。補強レールは、第１の歯半径より小さいレール半径まで径方向内側に延在する。
【００１３】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、ギア付構造体は、太陽歯車と、内歯車と、太陽歯車の周りに周方向に配置されて太陽歯車および内歯車と噛み合う中間歯車と、を有する遊星歯車装置を備える。
【００１４】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、中間歯車は、可撓性支持部によって軸を中心とする回転に対して支持された遊星歯車である。太陽歯車はスプールに支持され、内歯車はファンに連結されている。
【００１５】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、センタボディ支持部は、第１のスプラインの近傍に設けられた第１の内側面を有し、可撓性支持部は、センタボディ支持部に対して可撓性支持部を径方向に位置決めするために、第１の内側面に締まりばめされる第１の外側面を有する。
【００１６】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、センタボディ支持部は、第２の内側面を有し、可撓性支持部は、第２の内側面に締まりばめされる第２の外側面を有する。第１の内側面および外側面は、第１のスプラインの前方に設けられ、第２の内側面および外側面は、第１のスプラインの後方に設けられる。第２の外側面は、第１の外側面の径方向内側に配置されている。
【００１７】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、締結具によって可撓性支持部がセンタボディ支持部に固定されており、これらの締結具は、前方に面するヘッド部を有する。
【００１８】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、センタボディ支持部は、周方向に離間された締結ボスを有し、可撓性支持部は、径方向外側に延在する締結フランジを有し、この締結フランジは、締結ボスと接触して可撓性支持部をセンタボディ支持部に対して軸方向に位置決めする。
【００１９】
上述のガスタービンエンジンのさらなる実施例では、締結フランジは、締結具を受ける周方向に離間された開口部を有する。
【００２０】
他の例示的な実施例では、ガスタービンエンジンの前方構造体の分解方法は、センタボディ支持部を可撓性支持部に固定する前方に面した締結具にアクセスするステップを含む。可撓性支持部は、該可撓性支持部に支持されたギア付構造体を含む。上述の方法は、さらに、締結具を外して、センタボディ支持部と可撓性支持部にそれぞれ設けられた第１および第２のスプラインを分離するステップを含む。
【００２１】
上述の分解方法のさらなる実施例では、アクセスするステップは、ファンシャフト軸受支持部がセンタボディ支持部に固定されたままの状態で、ファンシャフト軸受支持部からファンモジュールを取り外すステップを含む。
【００２２】
上述の分解方法のさらなる実施例では、アクセスするステップは、ギア付構造体を外さずに、センタボディ支持部からファンシャフト軸受支持部を取り外すステップを含む。
【００２３】
上述の分解方法のさらなる実施例では、分離するステップは、ギア付構造体および可撓性支持部を含むギア付構造体モジュールを外すことを含む。分離するステップによって、ギア付構造体に接続可能なスプールの前方部を支持する軸受は移動されない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ガスタービンエンジンの実施例の概略的な断面図である。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンの実施例の前方センタボディアセンブリ部分の拡大断面図である。
【図３】図１に示すガスタービンエンジンの実施例のギア付構造体の拡大断面図である。
【図４】図１に示すタービンエンジンの実施例の前方センタボディアセンブリの分解斜視図である。
【図５】図１に示すタービンエンジンの実施例の前方センタボディアセンブリの前方センタボディ支持部の拡大された部分断面斜視図である。
【図６】図１に示すタービンエンジンの実施例の前方センタボディ支持部の拡大断面図である。
【図６Ａ】図１に示すタービンエンジンの実施例のセンタボディ支持部の斜視図である。
【図６Ｂ】図１に示すタービンエンジンの実施例のセンタボディ支持部の端面図である。
【図７】図１に示すタービンエンジンの実施例の前方センタボディ支持部の分解図である。
【図８】ガスタービンエンジンから前方ギアボックスが外される実施例を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、ガスタービンエンジン２０を概略的に示している。ガスタービンエンジン２０は、ここでは、ファン部２２、圧縮機部２４、燃焼器部２６およびタービン部２８を一般に内蔵する２軸ターボファンとして示している。代替のエンジンは、他のシステムや特徴部の中で特にオグメンタ部（図示省略）を含みうる。ファン部２２は、バイパス流路Ｂに沿って空気を送り、圧縮機部２４は、コア流路Ｃに沿って空気を送って圧縮するとともに燃焼器部２６に連通させ、続いてタービン部２８を通って膨張させる。開示された限定的でない実施例では、ターボファンガスタービンエンジンとして示しているが、ここで説明する概念は、ターボファンでの使用に限定されず、３軸構造体を含む他の種類のタービンエンジンにも教示が適用可能であることを理解されたい。
【００２６】
エンジン２０は、一般に、低速スプール３０と高速スプール３２を備え、これらのスプール３０，３２は、複数の軸受システム３８を介してエンジンの長手方向中心軸Ａを中心にエンジンの静止構造体３６に対して回転するように取り付けられている。低速スプール３０は、一般に、ファン４２と、低圧（または第１の）圧縮機部４４と、低圧（または第１の）タービン部４６と、を連結する内側シャフト４０を含む。内側シャフト４０は、ファン４２を低速スプール３０よりも低速で駆動するためにギア付構造体４８を介してファン４２に接続されている。圧縮機部２４内に位置する第２軸受支持部３８Ａが、内側シャフト４０の前方端を支持する。種々の位置に種々の軸受システム３８を代わりにまたは追加で設けてもよい。
【００２７】
高速スプール３２は、高圧（または第１の）圧縮機部５２と高圧（または第１の）タービン部５４を連結する外側シャフト５０を含む。燃焼器５６が、高圧圧縮機５２と高圧タービン５４との間に設けられる。ここでは、“高圧の”圧縮機またはタービンは、対応する“低圧の”圧縮機またはタービンよりも圧力が高い。
【００２８】
コア空気流Ｃは、低圧圧縮機４４で圧縮されてから高圧圧縮機５２で圧縮され、燃焼器５６内で燃料と混合されて燃焼され、次いで高圧タービン５４および低圧タービン４６を通って膨張する。タービン４６，５４は、膨張に応じて対応する低速スプール３０および高速スプール３２を回転駆動する。
【００２９】
一例では、エンジン２０は、高バイパスギア付航空機エンジンである。さらなる例では、エンジン２０のバイパス比は約６より大きく、例示的な実施例では１０より大きい。また、ギア付構造体４８は、ギア減速比が約２．３より大きいプラネタリギアシステムなどの遊星歯車装置または他のギアシステムであり、低圧タービン４６の圧力比は約５より大きい。一例では、ギア付構造体４８は、太陽歯車、内歯車、および太陽歯車の周りに周方向に配置されて太陽歯車および内歯車と噛み合う中間歯車を含む。中間歯車は、可撓性支持部６８（図６に図示）によって軸Ａ周りの回転に対して支持された遊星歯車である。太陽歯車は、低速スプール３０によって支持され、内歯車はファン４２に接続されている。
【００３０】
開示された一実施例では、エンジン２０のバイパス比は、約１０（１０：１）よりも大きく、ファンの直径は、低圧圧縮機４４の直径よりもかなり大きく、低圧タービン４６の圧力比は、約５：１よりも大きい。低圧タービン４６の圧力比は、低圧タービン４６の入口の前で測定された圧力対排気ノズルの前の低圧タービン４６の出口のおける圧力である。ギア付構造体４８は、約２．５：１よりも大きなギア減速比を有するプラネタリギアシステムなどの遊星歯車装置または他のギアシステムとすることができる。しかし、上述のパラメータは、ギア付構造体エンジンの一実施例を例示的に示しているだけであり、本発明はダイレクトドライブターボファンを含む他のガスタービンエンジンにも適用可能である。
【００３１】
高いバイパス比により、バイパス流れＢによって大きな推力が提供される。エンジン２０のファン部２２は、特定の飛行条件、典型的には約０．８マッハで約３５０００フィートの巡航に対して設計されている。０．８マッハおよび３５０００フィートは、エンジンの燃料消費率が最もよくなる飛行条件である。燃料消字率は、“動翼巡航時推力当たり燃料消費率（ＴＳＦＣ）”とも呼ばれており、燃焼された燃料のｌｂｍをエンジンが発生するその時点での推力のｌｂｆで除した産業における標準的なパラメータである。“低ファン圧力比”は、ファン出口ガイドベーン（ＦＥＧＶ）装置を含まないファンブレードのみに亘る圧力比である。ここで開示する限定的でない一実施例では、低ファン圧力比は約１．４５よりも小さい。“低補正ファン先端速度”は、ｆｔ／秒の実際のファン先端速度を産業で標準の温度補正値［（Ｔａｍｂｉｅｎｔ ｄｅｇ Ｒ）／５１８．７）＾０．５］で除したものである。ここで開示された限定的でない実施例における“低補正ファン先端速度”は、約１１５０ｆｔ／秒よりも遅い。エンジン２０の上述のパラメータは、例示的なものである。
【００３２】
図２を参照すると、圧縮機部２４に近接するエンジンの静止構造体３６は、第２軸受支持部３８Ａに隣接して前方センタボディアセンブリ６０を備える。前方センタボディアセンブリ６０は、一般に前方センタボディ支持部６２を有する。第２軸受支持部３８Ａは、一般に、シールユニット６４、軸受ユニット６６およびセンタリングスプリング７０を含む。
【００３３】
図２，図３を参照すると、可撓性支持部６８は、前方センタボディ支持部６２（図４にも図示）内でギア付構造体４８のための可撓性の取付部を提供する。可撓性支持部６８は、ギア付構造体４８からのねじり荷重に反作用し、防振や他の支持機能が容易に得られるようにする。センタリングスプリング７０は、フランジの端部構造体の間に延在する複数のビームを備える全体として円筒形のケージ様構造部品である（図４にも図示）。センタリングスプリング７０は、低速スプール３０に対して軸受ユニット６６を弾性的に位置決めする。一実施例では、ビームは、径方向のばね率を制御するために周方向に並んだダブルテーパビームであり、ばね率は、軸受荷重、軸受寿命、ロータ力学、およびロータのたわみに関する事項を含むがこれらに限定されない複数の考慮事項に基づいて選択される。
【００３４】
前方センタボディ支持部６２は、軸Ａを中心に画成された前方センタボディ部７２と軸受部７４を含み、これらの間に円錐台形のインターフェイス部７６がある（図５参照）。前方センタボディ部７２は、低圧圧縮機４４に通じるコア流路を少なくとも部分的に画成する。前方センタボディ部７２は、図３では断面で示している前縁７２Ａおよび後縁７２Ｂを有する周方向に配置された前方センタボディベーン７１を有する環状のコア通路を含む。軸受部７４は、前方センタボディ部７２の径方向内側に画成されている。軸受部７４は、低速スプール３０に対して軸受ユニット６６とシールユニット６４を位置決めする。円錐台形のインターフェイス部７６は、前方センタボディ部７２と軸受部７４を連結して、従来のフランジ連結部で典型的なよじれが実質的に生じない、軸受ユニット６６からエンジンの静止構造体３６の外側周辺部までの一本化された荷重経路を形成する。円錐台形のインターフェイス部７６は、溶接部Ｗ（図５参照）を含むか、または前方センタボディ支持部６２が一体部品となるように一体の部分とすることができる。
【００３５】
円錐台形のインターフェイス部７６のフランジがない一体の構成によって、軽量で部品数が少なく、かつ全体的な剛性がより調整可能でロータ力学的要件を達成する構造体が容易に得られる。このような構造体によって、軸受ユニット６６を囲む軸受コンパートメント内で潤滑油や空気の供給などの機能がさらに統合される。
【００３６】
図６を参照すると、前方センタボディ支持部６２は、可撓性支持部６８を受ける取付機構を含む。可撓性支持部６８は、振動を吸収するように褶曲する一体の可撓性部材１６０を支持する円錐形の支持部１５８を有する。開示された限定的でない一実施例では、前方センタボディ支持部６２の取付機構は、それぞれ前方センタボディ部７２に設けられた、実施例では内歯スプラインである第１のスプライン７８と、径方向内側に延在する締結ボス８０と、を含む。可撓性支持部６８は、実施例では外歯スプラインである対応する第２のスプライン８２と径方向外側に延在する締結フランジ８４を含む。可撓性支持部６８は、第１および第２のスプライン７８，８２によって構成されるスプラインインターフェイス８６で前方センタボディ支持部６２に受け入れられ、締結フランジ８４が締結ボス８０と接触するように前方センタボディ支持部内に保持される。スプラインインターフェイス８６は、第１および第２のスプライン７８，８２の間でトルクを伝達する。ボルトなどの一組の締結具８８が、締結ボス８０および締結フランジ８４に螺合され、可撓性支持部６８を前方センタボディ支持部６２内に取り付ける。締結具８８は、エンジン２０の前方からアクセスが可能となるように前方に面するヘッド部８９を有する。
【００３７】
図５〜図６Ａを参照すると、センタボディ支持部６２は、コア空気流Ｃのための内側環状壁１２８を提供する。ベーン７１が、一体構造を提供するように内側環状壁１２８を外側環状壁１２９に連結する。第１のスプライン７８は、複数の歯をそれぞれ含む歯群１４６を有する。歯群１４６は、周方向に離間されており、歯群１４６の間には歯のない領域が設けられている。ベーン７１は、第１および第２のスプライン７８，８２の間のインターフェイスを構造的に補強するために歯のない領域と周方向で整列している。第２のスプライン８２は、第１のスプライン７８の歯群１４６と周方向で一致して噛み合う対応する歯群を有する。対応する歯のない領域が、第２のスプライン８２の歯群の間に設けられる。
【００３８】
この例では、締結ボス８０は、図６Ａに示すように周方向に離間されたクラスタとして設けられる。締結ボス８０は、歯群１４６と整列している。しかし、締結ボス８０は、他の形態で配置することもできる。締結フランジ８４は、第２のスプライン８２から軸方向に延在する環状のフランジ１２７から径方向外側に延在する。締結フランジ８４は、締結ボス８０の面１４４と接触してセンタボディ支持部６２に対して可撓性支持部６８を軸方向に位置決めする後面１４２を有する。締結フランジ８４は、周方向に離間されたクラスタとして設けられ、締結ボス８０の孔１３０に固定される締結具８８を受ける開口部１３２を備える。締結フランジ８４は、締結フランジ８４の周辺部において構成要素が可撓性支持部６８を通ることを可能とする中断部やリセスを含みうる。
【００３９】
歯のない領域は、内側環状壁１２８を提供するセンタボディ部７２から径方向内側に突出する補強レール１４８によって提供される。センタボディ支持部６２は、補強レール１４８の第１および第２の側面１５４，１５６を提供するように軸方向に離間された環状のリセス１５０と環状のポケット１５２を有する。歯群１４６の歯は、第１の歯半径Ｔ１に設けられた歯底を有し、第２の歯半径Ｔ２に設けられた歯先まで径方向内側に延在する。図６Ｂに示すように、補強レール１４８は、第１の歯半径Ｔ１よりも小さく、一例では第２の歯半径Ｔ２に等しいレール半径Ｒまで径方向内側に延在する。補強レール１４８および補強レール１４８とベーン７１との周方向の整列により、エンジンの動作時におけるセンタボディ部７２の円筒度が確実に改善される。
【００４０】
センタボディ支持部６２は、第１のスプライン７８の近傍に設けられ、環状のリセス１５０によって提供される第１の内側面１３４を有する。可撓性支持部６８は、センタボディ支持部６２に対して可撓性支持部６８を径方向に位置決めするために、室温で第１の内側面１３４と締まりばめされる第１の外側面１３８を有する。第２の内側面１３６が、センタボディ支持部６２に設けられており、可撓性支持部６８は、室温で第２の内側面１３６と締まりばめされるた第２の外側面１４０を有する。第１の内側面および外側面１３４，１３８は、第１のスプライン７８の前方に配置され、第２の内側面および外側面１３６，１４０は、第１のスプライン７８の後方に配置される。可撓性支持部６８のエンジン２０の前方からの着脱を容易にするために、第２の外側面１４０は、第１の外側面１３８よりも小さく設けられている。
【００４１】
図７を参照すると、締結具８８のヘッド部８９は、第２軸受システム３８Ａの軸受ユニット６６の反対側で前方センタボディアセンブリ６０の前方部からのアクセスを提供するように前方に設けられている。これにより、締結具８８を容易に取り外してギア付構造体４８のギアボックス９０にアクセスすることができる。
【００４２】
エンジン２０の前方からギア付構造体４８へのアクセスを提供するために、ファン４２の後方に位置するファンシャフト軸受支持前方壁１０２が前方センタボディ支持部６２の前部に取り付けられている。前方壁１０２は、複数の締結具１０５によってフランジ６１において前方センタボディ支持部６２に取付可能なフランジ１０３を含み、締結具１０５は、限定的でない一実施例ではボルトとすることができる。前方壁１０２と前方センタボディ支持部６２は、軸受ユニット６６に取り付けられる軸受コンパートメント１００（図２にも図示）を画成する。前方壁１０２は、ギアボックス９０がモジュールとしてアクセス可能となるように取外し可能となっている。これにより、ギアボックス９０は、迅速なオンウィング保守を容易にするようにアクセス可能となる。
【００４３】
潤滑油を封止するとともに出力シャフト１０８の回転を支持するために、（概略的に図示し、図２にも図示した）種々の軸受構造体１０４および（概略的に図示し、図２にも図示した）シール１０６を前方壁１０２で支持することができる。出力シャフト１０８は、ファン４２を駆動するためにギア付構造体４８と接続されている。ファンブレード４２Ｂがファンハブ１１０から延在し、ファンハブ１１０は出力シャフト１０８に取り付けられて出力シャフト１０８とともに回転する。開示された限定的でない実施例では、ファンハブ１１０を取り外した後で、軸受構造体１０４やシール１０６をユニットとして前方壁１０２から取り外すことができる。
【００４４】
ギアボックス９０は、連結シャフト１１２を介して低速スプール３０（図１参照）によって駆動される。連結シャフト１１２は、軸受ユニット６６を介してギアボックスにトルクを伝達するとともに、振動や他の過渡的な現象の分離を容易にする。連結シャフト１１２は、一般に、前方連結シャフト部１１４と、軸受ユニット６６から延在する後方連結シャフト部１１６と、を含むが、連結シャフト１１２を提供するためにより多くのまたはより少ない数の部品が使用可能である。前方連結シャフト部１１４は、後方連結シャフト部１１６の後方スプライン１２０と噛み合うインターフェイススプライン１１８を含む。この限定的でない実施例では、後方連結シャフト部１１６のインターフェイススプライン１２２が、低圧圧縮機４４の低圧圧縮機ハブ１２６に設けられたスプライン１２４とのスプライン係合によって連結シャフト１１２を低速スプール３０に接続する。
【００４５】
要約すると、エンジン２０の前方構造体は、ファンモジュールをファンシャフト軸受支持部から外すことによって分解される。ファンシャフト軸受支持部（前方壁１０２）は、ギアボックス９０を覆うようにセンタボディ支持部６２に固定されたままである。ファンシャフト軸受支持部（前方壁１０２）は、ギアボックス９０を外さずにセンタボディ支持部６２から外される。前方に面する締結具８８がアクセスされて外される。第１および第２のスプライン７８，８２は分離され、ギアボックス９０はファンシャフト軸受支持部（前方壁１０２）と可撓性支持部６８とともに外される。ベアリング３８Ａは、移動されない。
【００４６】
ギアボックス９０を外して分離するには、出力シャフト１０８からファンハブ１１０が取り外される。次に、複数の締結具１０５を外して、前方センタボディ支持部６２から前方壁１０２を分離する。前方壁１０２は、その後エンジンから外される。続いて、複数の締結具８８がエンジン２０の前方から取り外される。その後、ギア付構造体４８が、前方センタボディ支持部６２から前方にスライドして外され、これにより、インターフェイススプライン１１８が後方スプライン１２０からスライドして外されるとともに外歯スプライン８２が内歯スプライン７８からスライドして外される。その結果、ギア付構造体４８が、モジュールとしてエンジン２０から取り外し可能となる（図８に概略的に図示）。エンジン２０からギア付構造体４８を外すために他の構成要素を取り外す必要があり得るが、このような取外しはさほど重要でなく、詳細な説明は不要である。さらに、軸受ユニット６６やシール６４などの他の構成要素も、エンジン２０の前方から容易にアクセス可能となる。
【００４７】
上述したようにエンジン２０の前方からギアボックス９０を外すことにより、時間および費用が大幅に節減される。ギア付構造体４８は、エンジン２０からモジュールとして取り外すことができ、それ以上分解する必要がない。さらに、軸受ユニット６６とシール６４にアクセスするためにはギア付構造体４８をエンジンから外す必要があるが、エンジンコア自体へのアクセスにはギア付構造体４８を外す必要がない。
【００４８】
全図を通して、対応部および相当部には同様の参照符号を付している。図示の実施例では構成要素の特定の配置が示されているが、他の配置も可能である。
【００４９】
特定のステップシーケンスが開示、説明および請求項に記載されているが、特に記載がない限り、ステップはあらゆる順番で実行可能であるとともに、分離または組合せ可能であり、なお本発明の利益を受ける。
【００５０】
それぞれの異なる実施例は図示された特定の構成要素を有するが、本発明の実施例は、これらの特定の組合せに限定されるものではない。１つの実施例のいくつかの構成要素や特徴部を他の実施例の構成要素や特徴部と組み合わせて使用することができる。
【００５１】
上述の説明は、例示的なものであり、限定的なものではない。種々の限定的でない実施例を開示したが、当業者であれば分かるように、上述の教示に照らした種々の改良や変形は添付の請求項の範囲内に含まれる。よって、添付の請求項の範囲内であれば、詳細に説明した以外の方法で本発明を実施することができる。このため、本発明の真の範囲および内容を判断するためには添付の請求項の検討が必要である。
【符号の説明】
【００５２】
２４…圧縮機部
３８Ａ…第２軸受支持部
４８…ギア付構造体
６０…前方センタボディアセンブリ
６２…前方センタボディ支持部
６４…シールユニット
６６…軸受ユニット
６８…可撓性支持部
７０…センタリングスプリング
９０…ギアボックス
１００…軸受コンパートメント
１０２…前方壁
１０４…軸受構造体
１０６…シール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア流路の内側環状壁を提供し、第１のスプラインを有するセンタボディ支持部と、
スプールと軸を中心に回転可能なファンとを接続するギア付構造体と、
前記ギア付構造体をセンタボディ支持部に連結し、トルクを伝達するように第１のスプラインと噛み合う第２のスプラインを有する可撓性支持部と、を備えることを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項２】
センタボディ支持部は、前記内側環状壁と外側環状壁との間に延在してこれらの環状壁を連結する、周方向に離間されたベーンを有することを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
第１のスプラインは、複数の歯をそれぞれ含む歯群を有し、これらの歯群は、周方向に離間されており、歯群の間に歯のない領域が設けられていることを特徴とする請求項２記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
前記ベーンは、前記の歯のない領域と周方向で整列されていることを特徴とする請求項３記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
第２のスプラインは、第１のスプラインの歯群と周方向で整列して噛み合う対応する歯群を有し、これらの対応する歯群の間に対応する歯のない領域が設けられていることを特徴とする請求項３記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
センタボディ支持部は、周方向に離間された複数の締結ボスを有し、これらの締結ボスは、前記歯群と整列していることを特徴とする請求項３記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
前記歯のない領域は、前記内側環状壁を提供するセンタボディ部から径方向内側に突出する補強レールによって提供されていることを特徴とする請求項３記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
センタボディ支持部は、前記補強レールの第１および第２の側面を提供するように軸方向に離間された環状のリセスと環状のポケットとを有することを特徴とする請求項７記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
前記歯群は、第１の歯半径に設けられた歯底を有するとともに第２の歯半径に設けられた歯先まで径方向内側に延在する内歯を有し、前記補強レールは、第１の歯半径よりも小さいレール半径まで径方向内側に延在していることを特徴とする請求項７記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
前記ギア付構造体は、太陽歯車と、内歯車と、太陽歯車の周りに周方向に配置されて太陽歯車および内歯車と噛み合う中間歯車と、を有する遊星歯車装置を備えることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項１１】
前記中間歯車は、前記可撓性支持部によって軸を中心とする回転に対して支持された遊星歯車であり、太陽歯車はスプールによって支持され、内歯車はファンに連結されていることを特徴とする請求項１０記載のガスタービンエンジン。
【請求項１２】
センタボディ支持部は、第１のスプラインの近傍に設けられた第１の内側面を有し、前記可撓性支持部は、センタボディ支持部に対して該可撓性支持部を径方向に位置決めするために、第１の内側面に締まりばめされる第１の外側面を有することを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項１３】
センタボディ支持部は、第２の内側面を有し、前記可撓性支持部は、第２の内側面に締まりばめされる第２の外側面を有し、第１の内側面および外側面は、第１のスプラインの前方に設けられ、第２の内側面および外側面は、第１のスプラインの後方に設けられ、第２の外側面は、第１の外側面の径方向内側に配置さ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】
前記可撓性支持部をセンタボディ支持部に固定する締結具を有し、これらの締結具は、前方に面したヘッド部をそれぞれ含むことを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項１５】
センタボディ支持部は、周方向に離間された締結ボスを有し、前記可撓性支持部は、径方向外側に延在する締結フランジを有し、この締結フランジは、前記締結ボスと接触して前記可撓性支持部をセンタボディ支持部に対して軸方向で位置決めす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。
【請求項１６】
前記締結フランジは、前記締結具を受ける周方向に離間された開口部を有することを特徴とする請求項１５記載のガスタービンエンジン。
【請求項１７】
センタボディ支持部を可撓性支持部に固定する前方に面した締結具にアクセスし、前記可撓性支持部は、該可撓性支持部に支持されたギア付構造体を含み、
前記締結具を外し、
センタボディ支持部および前記可撓性支持部にそれぞれ設けられた第１および第２のスプラインを分離するステップをそれぞれ含むことを特徴とするガスタービンエンジンの前方構造体の分解方法。
【請求項１８】
アクセスするステップは、ファンシャフト軸受支持部がセンタボディ支持部に固定されたままの状態で、前記ファンシャフト軸受支持部からファンモジュールを外すステップを含むことを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの前方構造体の分解方法。
【請求項１９】
アクセスするステップは、前記ギア付構造体を外さずに、センタボディ支持部から前記ファンシャフト軸受支持部を取り外すステップを含むことを特徴とする請求項１８記載のガスタービンエンジンの前方構造体の分解方法。
【請求項２０】
分離するステップは、前記ギア付構造体および前記可撓性支持部を含むギア付構造体モジュールを外すことを含み、この分離するステップによって、前記ギア付構造体と動作するように接続可能なスプールの前方を支持する軸受は移動されないことを特徴とする請求項１９記載のガスタービンエンジンの前方構造体の分解方法。
【請求項１】
コア流路の内側環状壁を提供し、第１のスプラインを有するセンタボディ支持部と、
スプールと軸を中心に回転可能なファンとを接続するギア付構造体と、
前記ギア付構造体をセンタボディ支持部に連結し、トルクを伝達するように第１のスプラインと噛み合う第２のスプラインを有する可撓性支持部と、を備えることを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項２】
センタボディ支持部は、前記内側環状壁と外側環状壁との間に延在してこれらの環状壁を連結する、周方向に離間されたベーンを有することを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
第１のスプラインは、複数の歯をそれぞれ含む歯群を有し、これらの歯群は、周方向に離間されており、歯群の間に歯のない領域が設けられていることを特徴とする請求項２記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
前記ベーンは、前記の歯のない領域と周方向で整列されていることを特徴とする請求項３記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
第２のスプラインは、第１のスプラインの歯群と周方向で整列して噛み合う対応する歯群を有し、これらの対応する歯群の間に対応する歯のない領域が設けられていることを特徴とする請求項３記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
センタボディ支持部は、周方向に離間された複数の締結ボスを有し、これらの締結ボスは、前記歯群と整列していることを特徴とする請求項３記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
前記歯のない領域は、前記内側環状壁を提供するセンタボディ部から径方向内側に突出する補強レールによって提供されていることを特徴とする請求項３記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
センタボディ支持部は、前記補強レールの第１および第２の側面を提供するように軸方向に離間された環状のリセスと環状のポケットとを有することを特徴とする請求項７記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
前記歯群は、第１の歯半径に設けられた歯底を有するとともに第２の歯半径に設けられた歯先まで径方向内側に延在する内歯を有し、前記補強レールは、第１の歯半径よりも小さいレール半径まで径方向内側に延在していることを特徴とする請求項７記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
前記ギア付構造体は、太陽歯車と、内歯車と、太陽歯車の周りに周方向に配置されて太陽歯車および内歯車と噛み合う中間歯車と、を有する遊星歯車装置を備えることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項１１】
前記中間歯車は、前記可撓性支持部によって軸を中心とする回転に対して支持された遊星歯車であり、太陽歯車はスプールによって支持され、内歯車はファンに連結されていることを特徴とする請求項１０記載のガスタービンエンジン。
【請求項１２】
センタボディ支持部は、第１のスプラインの近傍に設けられた第１の内側面を有し、前記可撓性支持部は、センタボディ支持部に対して該可撓性支持部を径方向に位置決めするために、第１の内側面に締まりばめされる第１の外側面を有することを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項１３】
センタボディ支持部は、第２の内側面を有し、前記可撓性支持部は、第２の内側面に締まりばめされる第２の外側面を有し、第１の内側面および外側面は、第１のスプラインの前方に設けられ、第２の内側面および外側面は、第１のスプラインの後方に設けられ、第２の外側面は、第１の外側面の径方向内側に配置さ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】
前記可撓性支持部をセンタボディ支持部に固定する締結具を有し、これらの締結具は、前方に面したヘッド部をそれぞれ含むことを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項１５】
センタボディ支持部は、周方向に離間された締結ボスを有し、前記可撓性支持部は、径方向外側に延在する締結フランジを有し、この締結フランジは、前記締結ボスと接触して前記可撓性支持部をセンタボディ支持部に対して軸方向で位置決めす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。
【請求項１６】
前記締結フランジは、前記締結具を受ける周方向に離間された開口部を有することを特徴とする請求項１５記載のガスタービンエンジン。
【請求項１７】
センタボディ支持部を可撓性支持部に固定する前方に面した締結具にアクセスし、前記可撓性支持部は、該可撓性支持部に支持されたギア付構造体を含み、
前記締結具を外し、
センタボディ支持部および前記可撓性支持部にそれぞれ設けられた第１および第２のスプラインを分離するステップをそれぞれ含むことを特徴とするガスタービンエンジンの前方構造体の分解方法。
【請求項１８】
アクセスするステップは、ファンシャフト軸受支持部がセンタボディ支持部に固定されたままの状態で、前記ファンシャフト軸受支持部からファンモジュールを外すステップを含むことを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの前方構造体の分解方法。
【請求項１９】
アクセスするステップは、前記ギア付構造体を外さずに、センタボディ支持部から前記ファンシャフト軸受支持部を取り外すステップを含むことを特徴とする請求項１８記載のガスタービンエンジンの前方構造体の分解方法。
【請求項２０】
分離するステップは、前記ギア付構造体および前記可撓性支持部を含むギア付構造体モジュールを外すことを含み、この分離するステップによって、前記ギア付構造体と動作するように接続可能なスプールの前方を支持する軸受は移動されないことを特徴とする請求項１９記載のガスタービンエンジンの前方構造体の分解方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−９６４１３（Ｐ２０１３−９６４１３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３７３８１（Ｐ２０１２−２３７３８１）
【出願日】平成２４年１０月２９日（２０１２．１０．２９）
【出願人】（５９０００５４４９）ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション (581)
【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＴＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月２９日（２０１２．１０．２９）
【出願人】（５９０００５４４９）ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション (581)
【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＴＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
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