タービンエンジンの補助機器のロータを駆動する装置
【課題】交流発電機からロータシャフト支持軸受と補助機器支持体歯車列とへの機械的負荷の伝達を回避または最低でも軽減する補助機器を提案する。
【解決手段】本発明の補助機器（１１）のロータを駆動する装置は、ロータシャフト（１３）を駆動する手段（１５）を備えるタービンエンジン補助機器支持体（１０）に取り付けられる。これは上記手段（１５）の１つによって駆動される、補助機器支持体（１０）に固定された第１軸受（１８）と第２軸受（１９）とによって支持される中空状シャフト（１７）を備え、ロータシャフト（１３）は中空状シャフト（１７）と同軸であり、回転結合手段はロータシャフト（１３）と中空状シャフト（１７）との間に形成される。
本発明によって、補助機器（１１）の機械的負荷は、小さな程度にしかロータシャフトの支持軸受（１８、１９）と、補助機器支持歯車列とに伝達されない。
【解決手段】本発明の補助機器（１１）のロータを駆動する装置は、ロータシャフト（１３）を駆動する手段（１５）を備えるタービンエンジン補助機器支持体（１０）に取り付けられる。これは上記手段（１５）の１つによって駆動される、補助機器支持体（１０）に固定された第１軸受（１８）と第２軸受（１９）とによって支持される中空状シャフト（１７）を備え、ロータシャフト（１３）は中空状シャフト（１７）と同軸であり、回転結合手段はロータシャフト（１３）と中空状シャフト（１７）との間に形成される。
本発明によって、補助機器（１１）の機械的負荷は、小さな程度にしかロータシャフトの支持軸受（１８、１９）と、補助機器支持歯車列とに伝達されない。
【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の分野に関し、補助機器、特に補助機器支持体に取り付けられた電気発生器を駆動することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジンは、付属機器駆動ギアボックスアセンブリとして知られる補助機器支持体を備える。このギアボックスアセンブリは、交流発電機、燃料オイルポンプ、始動器、および他の様々な品目などの多数の補助機器を備える。これらはタービンエンジンのシャフトによって、二重スプール式ターボジェットの場合には一般に高圧スプールのシャフトによって機械的に駆動される。
【０００３】
ターボジェットでは、これらの補助機器の中に少なくとも２つの交流発電機があり、そのうちの１つはターボジェットによって推進される航空機に電力を供給し、他方は、航空機用よりも小さなターボジェット自体を作動させるのに必要な電力を供給する。このターボジェットの交流発電機は一般に、ダイナモ電気機械、または当業者にＰＭＡとして知られている永久磁石交流発電機である。以下、ターボジェットの交流発電機は、交流発電機と呼ばれる。この交流発電機は特に、ＦＡＤＥＣ（当業者によって通常呼ばれている「全機能デジタルエンジン制御」に対する略語）として知られているターボジェット制御調整装置を作動させるのに必要な電力を供給する。
【０００４】
交流発電機のロータは、一般的に毎分１８０００から３００００回転という超高速で回転する。現在では、交流発電機が動作中に受ける負荷（機械的、電子機械的などの負荷）は充分には知られていない。さらにこの交流発電機は維持管理のために、頻繁に取り外し、再装着される。このために、ギアボックスアセンブリで最初にロータがそのシャフトに取り付けられ、次いでステータがギアボックスアセンブリでロータのまわりにボルト締めされる。
【０００５】
従来技術の交流発電機のロータを駆動する装置を表す図１を参照する。この交流発電機のロータが備えるシャフト１は、交流発電機のここで図示していないステータ（アーマチャ）の内部で回転するインダクタ要素（図示せず）を支持する端部分２を備える。このシャフト１は付属機器駆動ギアボックスアセンブリの歯車３によって駆動され、歯車３自体はターボジェットから離れて、動力取出シャフトによって直接または間接的に駆動される。このシャフト１はまた、付属機器駆動ギアボックスアセンブリの固定式構造物に固定された２つの軸受４、５によって支持される。交流発電機のステータは、それをロータとは無関係に取り外すことができるようにこの構造物に固定される。したがってロータは片持梁式にステータに取り付けられる。
【０００６】
ロータシャフトの軸受は小型であるが、これは、交流発電機の運転によって導入される負荷が存在しない場合（交流発電機の平衡が適切にとれているとき）、大型寸法の軸受のローリング要素（ボールまたはローラ）は、これら構成要素の寸法が大きいときにそれらが有する慣性のために、それらの軌道に沿って転がるのではなく、軌道上で滑動してしまう傾向をより大きく有することになるからである。このようなスリップのために、軸受は損傷を受け、破損してしまう場合があり、このことは油の循環が乏しい場合に尚一層起こり易くなる。
【０００７】
寸法の小さな軸受は比較的大きな負荷を受けるので、交流発電機の平衡が適切にとれ、負荷が小さいとき、滑動してしまう危険は小さい。
【０００８】
ここで、交流発電機はメンテナンスのために頻繁に取り外され、再装着されることから、装着段階中の不注意によって、片持梁式に取り付けられた交流発電機のロータシャフト上の、高速時に大きくなる負荷の平衡が失われてしまうという可能性がある。交流発電機の磁気的平衡異常もこうした負荷と組み合わさることがある。この場合も、軸受の小さな寸法とそれらの低い負荷支承能力とのために、これらの軸受が損傷を受ける危険があり、交流発電機と付属機器駆動ギアボックスアセンブリとの間の油の流れが乏しい場合はより一層受け易くなる。さらに負荷、急な動き、および平衡異常が付属機器駆動ギアボックスの歯車３から付属機器駆動ギアボックスの歯車に伝達されるが、これは望ましくない。
【特許文献１】仏国特許第２７４０１８７号明細書
【特許文献２】仏国特許第２８４１３０５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、交流発電機のロータシャフトの支持軸受の寸法決めに関しては障害がある。その寸法が大きい場合は、交流発電機ラインの平衡が適切に取れているときの通常動作ではスリップのために軸受が損傷する危険があり、寸法が小さい場合は、予想不可能な大きな負荷（よく知られていない）の結果、軸受は破壊する危険があり、こうした負荷が付属機器ギアボックスアセンブリの歯車に伝達される。
【００１０】
この問題を解決するための一案として、軸受を変更することがあった。即ちローラ軸受タイプの軸受を２つにする、あるいは１つの構成物に１つのローラ軸受と１つのボール軸受を設ける、またはその反対の構成にすることである。これらの組み合わせのいずれも満足のゆく結果をもたらさなかった。
【００１１】
本発明は、交流発電機のロータを駆動する装置、より一般的には、交流発電機からロータシャフト支持軸受と補助機器支持体歯車列とへの機械的負荷の伝達を回避または最低でも軽減する補助機器を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的のために、本発明は、ロータシャフトを駆動する手段を備えるタービンエンジン補助機器支持体に取り付けられる補助機器のロータを駆動する装置であって、上記手段の１つによって駆動される、補助機器支持体に固定された第１軸受と第２軸受によって支持される中空状シャフトを備え、ロータシャフトが中空状シャフトと同軸であり、ロータシャフトと中空状シャフトとの間に回転結合手段が形成される装置に関する。
【００１３】
回転結合手段とは、ロータシャフトに接線力しか加えない、即ちその回転軸に対して垂直の力しか加えない結合手段または連結手段を意味するものとして理解されたい。したがってロータシャフトは中空状シャフトに概ね同軸に結合され、それによって回転駆動される。これは、例えばスプライン連結、あるいは代替方法として相補的フラット（例えば角柱状シャフトなど）、キーおよびキー溝、または他の任意の接線連結を含む手段であることができる。このような回転結合手段は、中空状シャフトとロータシャフトとの間に、ある程度の移動の自由を長手方向にかつ旋回で可能にする。このようにロータシャフトと中空状シャフトとの連結はある程度の柔軟度を示す。
【００１４】
本発明によって、ロータは補助機器支持体駆動手段または付属機器駆動ギアボックスアセンブリに直接固定されず、したがってそれらに、ロータ自体が受けることのある負荷、急な動き、または振動を伝達することはない。特定の振動は回転結合手段に吸収され、回転結合手段の構造が、接線方向以外の方向での柔軟性によってこのような振動を内因的に吸収する。したがって、ロータシャフトと付属機器ギアボックスアセンブリを駆動する手段、即ちロータシャフトと付属機器駆動ギアボックスアセンブリの歯車列とは、中空状シャフトの存在によって離脱される。このような回転結合手段の存在は、交流発電機のロータシャフトと中空状シャフトによって形成されるアセンブリに、ある程度の柔軟性を与える。
【００１５】
本発明は、補助機が、片持梁式に取り付けられる、補助機支持体に固定されたステータを備える交流発電機である場合に特に適用することができる。実際、本発明によって解決される問題が最初に起こったのはこの状況であった。付属機器ギアボックスアセンブリに一方でロータ、他方でステータが取り付けられ、頻繁に取り外し、再装着を行わなければならない限り、それらの相互に対する相対的な位置決めは、付属機器駆動ギアボックスアセンブリでのそれらの相対的な位置決めによって決まる。しかし、本発明の範囲はこの補助機器だけに限定されるべきではない。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態では、ロータシャフトは、補助機器支持体に固定された少なくとも１つの第３軸受によって支持される。したがってロータへの負荷の全てを、ロータシャフトを支持している第３軸受によって吸収し、補助機器支持体の固定構造物に伝達することができる。このような軸受はもっぱら交流発電機ロータの負荷に作用し、付属機器駆動ギアボックスアセンブリの歯車に関連付けられるものには作用しない。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態では、回転結合手段はスプライン式の連結部である。このような結合手段は使用し易い。スプラインを有するロータシャフトを、相補形スプラインを有する中空状シャフト内に挿入するのは容易である。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態では、交流発電機のロータシャフト支持軸受である第３軸受は、ボール軸受であり、その外輪に潤滑油排出手段を備える。
【００１９】
このような実施形態は以下の利点を提供する。排出手段によって、軸受のボールが外輪で滑る危険が軽減されて、負荷により充分に耐えることが可能なより大きな寸法の軸受を使用することが可能になる。
【００２０】
１つの選択としてこの場合は、第３軸受は３点接触または４点接触軸受として知られているものである。
【００２１】
１つの選択として、油膜緩衝手段が第３軸受の外輪に配置される。
【００２２】
ここでも１つの選択として、本発明の好ましい実施形態によって、中空状シャフト支持軸受である第１軸受および第２軸受の寸法は、交流発電機のロータシャフト支持軸受である第３軸受よりも小さい。
【００２３】
したがって、大型軸受と小型軸受のそれぞれの利点を組み合わせることができる。小型軸受は、通常動作で付属機器ギアボックスアセンブリの歯車列によって生成される小さな負荷に耐えることが可能である。さらに大型軸受は、特に交流発電機が取り外され不正確に再装着される場合、うまく平衡がとれていないことから起こる可能性のある負荷をより簡単に吸収することができる。適切に平衡が取れている場合、潤滑油排出手段によって大型軸受のどのようなスリップも回避される。
【００２４】
ここでも好ましくは、平衡異常および過熱の危険を軽減するために、交流発電機と同じ側で、第３の、交流発電機のロータシャフト支持体の軸受の付近にブラシシールを設けることができる。
【００２５】
したがって交流発電機のロータ駆動装置と交流発電機自体との間の密閉はより優れたものであり、後ほど説明するように、このようにして交流発電機内への油の潜入と、これに続く平衡異常とを回避する。
【００２６】
ここでも好ましくは、交流発電機のロータシャフトは、意図的に脆弱なリンクとして設計された脆弱化部分を備えてもよく、これによってロータに過剰な負荷が掛けられた場合にこれが破裂し、このようにしてこれらの負荷が付属機器駆動ギアボックスアセンブリの歯車に伝達されるのを防止するようにする。
【００２７】
本発明はまた、上記の駆動装置を備える補助機器支持体または付属機器駆動ギアボックスアセンブリと、そのようなギアボックスアセンブリを備えるターボジェットとに関する。
【００２８】
添付図面を参照してここに掲げる本発明の装置の幾つかの好ましい実施形態についての以下の記述を助けにすれば、本発明がより充分に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
ここに表す様々な実施形態では、共通の要素を同じ参照符号によって示す。
【００３０】
図２を参照すると、ターボジェットは補助機器支持体１０、または付属機器駆動ギアボックスアセンブリ１０を備え、その略語は当業者によく知られているＡＧＢであるが、上記に概説したように以下ではギアボックス１０と呼ぶ。ギアボックス１０はターボジェットの周辺部に固定され、例えばバイパスターボジェットの場合はそのファンの外側ケーシングに固定される。ターボジェットは高圧シャフトに、ギアボックス１０に連結されたシャフトと噛み合う動力取出手段を備えるが、これをここで動力取出シャフトと呼ぶ。したがってこのシャフトはターボジェットの高圧シャフトとギアボックス１０との間を径方向に延びるが、ギアボックス１０の内部に挿入され、多数の補助機器または付属機器を機械駆動する。これにはＦＡＤＥＣ装置用の交流発電機１１、燃料油ポンプ、始動機、ターボジェットによって推進される航空機用の電力を生成する交流発電機などがある。このため、ギアボックス１０は、ターボジェットの高圧シャフトから動力を取り出す動力取出シャフトに直接または間接的に連結される複数の歯車を備える。これらの歯車は様々な付属機器を駆動するように構成されている。
【００３１】
交流発電機１１は、本明細書においては斜線表示ブロックとして概略的に示すステータ１２とロータとを備えるが、このロータはシャフト１３を備え、シャフト１３は動力取出シャフトによって回転駆動され、シャフト１３の端部分１４はステータ１２の内側に延びる。この端部分１４は、ステータ１２、即ちアーマチャと協働して電気を作り出す誘導器要素（図示せず）を知られているやり方で支持する。このようにしてロータシャフト１３はステータの内部で回転するロータを支持する。ここで交流発電機１１は永久磁石交流発電機式である。これは、少なくとも、航空機に対して電気を生成する交流発電機と比較して、比較的小型の交流発電機である。ロータは一般的に毎分１８０００回転から３３０００回転の高速で回転する。この回転速度は安定した電流を得ること、小型の交流発電機を使用することを可能にし、それによって交流発電機が占める空間の量を抑えることができる。
【００３２】
本明細書においてはロータシャフト１３はロータと１つの部片を成すものとして形成される。ここでロータとロータシャフトは同じ部片を指す。ロータシャフトは、独立した部片として形成され、任意の適切な手段によってロータに回転可能に固定されることも可能である。
【００３３】
ギアボックス１０は交流発電機１１用の駆動手段１５を備えるが、それは本明細書においては噛み合い手段、この事例ではピニオン１５であり、ギアボックスの歯車に連結された、したがって動力取出シャフトに直接または間接的に連結されたシャフトに固定される。
【００３４】
駆動ピニオン１５は、中空状シャフト１７に固定された大歯車１６または他の任意の適切な駆動手段と噛み合う。この中空状シャフト１７は、場合によっては本明細書においてはその長さに沿った概ね中間点に位置する部分に大歯車１６を備える。中空状シャフト１７はその両端部で、第１軸受１８と第２軸受１９によってそれぞれ支持される。この事例ではこれらの軸受１８、１９はローラ軸受であるが、同等にボール軸受けであることもできる。ローラ軸受は、より大きな負荷に耐えることが可能であるという利点を有する。軸受１８、１９はそれらの外輪によってギアボックス１０の固定構造物に固定することができる。中空状シャフト１７は、交流発電機１１のステータ１２の中心線に沿って、即ちロータハウジングの中心線に沿って位置する。
【００３５】
中空状シャフト１７は、好ましくは交流発電機１１とは反対側の端部に位置するその内部面の一部分に、スプライン結合部分または連結部分２０を備える。スプライン結合部分２０は、中空状シャフト１７の軸線のまわりで均等に分配されてこの軸線と平行な溝とリブを形成するスプラインの集合体を備える。
【００３６】
中空状シャフト１７と同心にかつその内部を通るのが、交流発電機１１のロータシャフト１３である。ロータシャフト１３は、ステータ１２内に挿入されたその端部分１４とは反対側の端にシャフト部分２１を備える。これは中空状シャフト１７の中を延在するように設計される。ロータシャフト１３は、シャフト部分２１の端部にスプライン結合部分２２を有するが、これは中空状シャフト１７のスプライン結合部分２０を補完し、そこに連結するように設計される。図面ではロータシャフト１３のスプライン結合部分２２の断面は表していないが、図面を理解する助けとなるようにその外形を示している。
【００３７】
スプライン結合手段２０、２２は回転結合手段を形成する。ここで起こるのは、中空状シャフト１７が回転するにつれて、このシャフト１７のスプラインが、ロータシャフト１３のスプラインに対してロータシャフト１３に正接する、その回転軸に垂直な力を掛けてゆくということである。特に、中空状シャフト１７はロータシャフト１３の長手方向の応力または旋回する応力は掛けない。したがってある程度の移動の自由と、長手方向および旋回する上でのある程度の柔軟性とが存在する。
【００３８】
交流発電機１１に最も接近した中空状シャフト１７の端部、この事例では軸受１９によって支持された端部と交流発電機自体との間では、ロータシャフト１３は軸受２３によって支持される。この軸受２３はその外輪２５によってギアボックス１０の固定構造物に固定される。ここで１つの選択として、軸受２３はボール軸受である。これは中空状シャフト１７と同軸である。
【００３９】
本発明の装置の好ましい実施形態では、ロータシャフト１３は、軸受２３の内輪２６を支持する部分２４を備えるが、これは、中空状シャフト１７内に延在するそのシャフト部分２１と比較してより大きな直径を有する。ロータシャフト１３は、この拡張部分２４から交流発電機１１のステータ１２に向かってその中へと延在し、その部分１４はステータ１２内に挿入され、このステータ１２は、拡張部分２４より小さい直径を有する。
【００４０】
交流発電機１１のロータシャフト１３を支持する軸受２３に対して、偏向器３６が交流発電機１１と同じ側に設けられることに留意されたい。このような偏向器は、この軸受２３から出る潤滑剤、または駆動装置の他の部分を潤滑するための潤滑剤さえもが交流発電機１１にふりかかるのを防止する。ここで起こるのは、交流発電機１１のステータ１２内に挿入されたロータシャフト１３の端部分１４に存在する油は、ロータ内の平衡異常を引き起こすということである。ロータとステータ１２との間の空間が極めて小さいことから、油が昇温し、骸炭になるからである。このような偏向器は、その効率を高めるように回転式偏向器であることができる。偏向器３６はフランジの形態であり、その内部壁は交流発電機１１のロータシャフト１３と接触せずに面一である。
【００４１】
ここで、交流発電機１１のロータシャフト１３を駆動する装置がどのように稼動するかを記述する。
【００４２】
動力取出シャフトによって直接または間接的に回転駆動されるピニオン１５は、中空状シャフト１７の大歯車１６を回転駆動する。中空状シャフト１７は、ギアボックス１０の固定構造物に連結された２つの軸受１８、１９によってその動きを支持される。中空状シャフト１７はスプライン連結部２０、２２を介して交流発電機のロータ１１の回転を駆動し、ロータ１１はその動きをスプライン連結部２０、２２によって、またギアボックス１０の固定構造物に連結された軸受２３によって支持される。ターボジェットに動力供給するための電気生成は、ステータ１２内のロータの端部分１４の回転からもたらされる。
【００４３】
駆動装置はこのように構成されて、交流発電機１１のロータからの負荷または平衡異常がギアボックス１０の歯車に伝達されるのを回避することを可能にする。ここで起こるのは、特定の振動がスプライン連結部２０、２２によって吸収されるということであり、これは、回転結合手段を形成するこのタイプの連結部が、ある程度特有の柔軟性を提供することによる。負荷は全体的に、ロータシャフト１３を支持する軸受２３で吸収され、この軸受が充分に大きい場合、さらによく吸収される。この軸受２３はもっぱら交流発電機１１のロータの負荷に作用し、ギアボックス１０の歯車に関連付けられる負荷には作用しない。これらの負荷は、ギアボックス１０の歯車ではなく、このような負荷を吸収することによって影響を受けないギアボックスの固定構造物に伝達される。
【００４４】
したがって、交流発電機１１のロータとギアボックス１０の歯車との間に離脱が存在する。さらに、中空状シャフト１７を支持する転がり接触軸受１８、１９が交流発電機１１のロータから離脱されることから、軸受１８、１９はロータに掛かる負荷を受けない。したがって、中空状シャフト１７が最小限度の摩擦および最小限度の量で回転できるように、それらは小型の軸受であることができる。
【００４５】
この特定の事例では、また１つの選択として、交流発電機１１のロータシャフト１３を支持する軸受２３は、中空状シャフト１７を支持する小型の軸受１８、１９と比較して大型である。このように交流発電機１１のロータへの負荷は、ロータシャフト１３を支持する軸受２３による作用を受け、またより重要なこととして、特定の振動の場合には主としてこの軸受によって、さらにスプライン連結部２０、２２によって作用を受ける。一方中空状シャフト１７の軸受１８、１９は極めて小さな負荷しか受けず、したがって極めて小さな摩擦しか伴わずに稼動する。
【００４６】
さらに、存在する負荷は、一般的に交流発電機の取り外しと再装着の際の不正確さによるものである。本明細書においては、交流発電機は、ロータシャフト１３を中空状シャフト１７およびその支持軸受２３の中に挿入することによって装着され、次いでステータ１２がロータの端部１４のまわりに取り付けられる。ロータシャフト１３は中空状シャフト１７の中に困難なく挿入することができ、この際、長手方向の不正確さは影響を有さない。これは、ロータシャフト１３のスプライン部分２２の中空状シャフト１７のスプライン部分２０内への挿入が不完全になる可能性があり、あるいは過剰になる可能性があるからである。これは、スプラインが適切な伝達運動のために厳密に向かい合う必要がないからである。より重要なこととして、角度のどのような不正確さも、スプライン連結部２０、２２の柔軟性から、それらによって吸収され、そうでない場合も、ロータシャフト１３を支持する軸受２３によって吸収される。
【００４７】
第２実施形態によると、また図３を参照すると、交流発電機１１のロータを駆動する装置はあらゆる点で図２に表している装置と類似しているが、交流発電機１１のロータシャフト１３を支持する軸受２３’がボール軸受であり、その外輪２５’に潤滑剤排出手段２７を備えている点はその限りではない。この特定の事例では、これらの手段は、外輪２５’の厚み内にその中央域で形成された少なくとも１つのチャネル２７を備える。１つの選択として、複数のチャネル２７が形成され、外輪２５’の円周に沿って均等に分配される。この事例では油である潤滑剤が効果的にチャネル２７によって排出されるためには、軸受２３’のボールがこれらのチャネルへの入口を塞いではならない。これを達成するために、軸受２３’は、当業者によく知られている３点接触式の軸受となっている。このような軸受は外輪２５’を備え、その内部面は、例えば、チャネル２７のオリフィスを備える中心線で合致する、ボールの半径よりも大きな半径の２つの半蛋形部または半環部から形成される。したがって、ボールはこの線に沿って外輪２５’と接触することはできず、２つの別個の線に沿ってのみ外輪２５’と接触し、それぞれが一方の半蛋形部または半輪に位置する。したがって各ボールは２つの点で外輪２５’と接触し、理論的にはその中心線に位置する１つの点で内輪２６と接触する。これが「３点接触」という表現の意味するところである。
【００４８】
１つの選択として、軸受２３’は「４点接触」式の軸受であり、即ち内輪２６’も潤滑剤排出手段（図示せず）を備えた環である。これらの手段は、潤滑剤を取り除くように、または反対に、潤滑剤を軸受２３’内に導入しながら潤滑剤が外輪２５’の排出手段２７によって取り除かれように構成することができる。したがって後者の事例では、油が遠心作用によって内輪２６’に送られ、外輪２５’で除去される。
【００４９】
このような４点接触軸受は、本出願人名義のＦＲ２７４０１８７およびＦＲ２８４１３０５に記載されている。
【００５０】
このように、例えばノズルによって送られる軸受２３’用の潤滑剤はチャネル２７によって排出され、そのオリフィスがボールによって塞がれることは決してなく、潤滑剤除去システム２８、例えば汲み上げ原理または吸い上げ原理で動作するダクトが外輪の外側に設けられて潤滑剤を排出する。特定目的の除去システムを設けずに、潤滑剤を単に、外輪２５’でボールが回転する結果として除去することもでき、この回転は、潤滑剤を遠心力によってチャネル２７内に押しやる。したがって潤滑剤がボールと外輪２５’との間に溜まらず、このようにしてボールが外輪２５’上でスリップするのを防止する。このように、スリップによって軸受２３’が損傷する危険が回避され、軸受は保護され、軸受が支持するロータも同様に保護される。
【００５１】
この結果、交流発電機１１のロータシャフト１３を支持するために、潤滑剤排出手段２７を備えた軸受２３’を使用することによって、ロータ駆動装置は既述した利点、即ちロータとギアボックス１０の歯車との離脱をもたらして、負荷がこれらの２つの要素同士で伝達されるのを防止するという利点だけでなく、軸受２３’が保護され、このようにして交流発電機１１のロータ、したがって交流発電機１１を保護するという追加の利点も有する。このように、ギアボックスの歯車、さらに交流発電機１１も保護される。
【００５２】
さらに潤滑剤排出手段２７によって、軸受２３’のボールは外輪２５’上でスリップする傾向が小さく、ロータの負荷をよりよく吸収することが可能な大型寸法の軸受２３’を使用することを可能にする。
【００５３】
第３の好ましい実施形態によると、また図４を参照すると、交流発電機１１のロータを駆動する装置はあらゆる点で図３に述べた装置に類似しているが、交流発電機１１のロータシャフト１３を支持する軸受２３’が、その外輪２５”に潤滑剤排出手段１７だけでなく、外輪２５”とギアボックス１０の固定構造物との間で緩衝手段２９をも備える点はその限りではない。これらの手段２９は、外輪２５”とギアボックス１０の固定構造物との間に配置される油膜３０を備える。このような油膜緩衝手段は当業者によって「圧搾膜」という用語によって知られている。より詳しくは、外輪２５”の外側にプレート３１が設けられ、このプレートはそれと外輪２５”との間に空間を残し、その中に排出チャネル２７から出た油が導入される。このようなチャネル２７内の油の流量が大きくないことは重要ではない。これは、本質的な特徴が、油膜３０に特定の圧力があるということによる。矢印３２、３３によって示すように、油を外輪２５”の縁部に形成された空間を介してこの外輪２５”の各側で除去することができる。あるいは、他の除去手段を、例えば図３の実施形態の除去手段２８と同様に、外輪２５”の外側に向けて設けることができる。
【００５４】
この油膜３０は軸受２３”のための緩衝手段を形成する。このような装置は、軸受２３”に対する負荷の一部を緩衝するという追加の利点、したがってさらに、軸受２３”を交流発電機１１のロータと共に保護するという追加の利点を提供する。油膜３０は排出チャネル２７によって供給され、したがって簡単に実施できる。このように、ギアボックス１０の歯車が離脱され、したがってロータから隔離されるだけでなく、油膜３０もロータをギアボックス１０の固定構造物から隔離し、したがって離脱させる限り、これは交流発電機１１のロータとギアボックス１０とが離脱される程度をさらに高める。このようにギアボックス１０の歯車も固定構造物もロータから隔離される。
【００５５】
本明細書においては、外輪２５”の回転を防止するプレート３４があり、外輪２５”とギアボックス１０の固定構造物とに対して、交流発電機１１と同じ側に固定されて、外輪２５”が交流発電機１１のロータの軸のまわりで回転するのを防止するようになる。
【００５６】
内輪２６”は従来式のものであってよく、または例えば２つの半環として形成された潤滑剤供給手段を備えることもできる。
【００５７】
第４の好ましい実施形態によれば、また図５を参照すると、交流発電機１１のロータを駆動する装置は、あらゆる点で他の前述の実施形態の１つの装置と類似しているが、交流発電機１１のロータシャフト１３’は追加の特徴を備えている。本実施形態では、交流発電機１１のロータシャフト１３’は、中空状シャフト１７内に延びるそのシャフト部分２１で、意図的に脆弱なリンク３５として設計された本明細書においては小径の脆弱化部分３５を備える。したがって、過剰な負荷がロータに、したがってそのシャフト１３’に掛けられる場合、意図的に脆弱なリンク３５は壊れ、ロータを中空状シャフト１７から、したがってギアボックス１０の歯車から完全に離脱させる。これは追加の安全上の特徴であって、過剰の負荷が交流発電機１１のロータに掛けられる場合に、ギアボックス１０が損傷されないよう保証することを可能にする。この意図的に脆弱なリンク３５は、当業者が交流発電機１１のロータに掛けられるのに許容できると考える最大限度の負荷に応じて考案されて、このように規定された負荷の閾値を超える過剰負荷が掛けられる場合、このリンクは壊れるようになる。
【００５８】
第５の好ましい実施形態によると、また図６を参照すると、交流発電機１１のロータを駆動する装置は、あらゆる点で他の前述の実施形態の１つの装置と類似しているが、交流発電機１１のロータを駆動する装置と交流発電機１１自体との間の密閉は、前述の実施形態のように偏向器３６ではなく、ブラシシール３６’であることはその限りではない。このようなブラシシール３６’は、軸受２３の付近のギアボックス１０の固定構造物に固定された環３７を、軸受２３と交流発電機１１との間に備え、そこから炭素またはセラミックの剛毛３８が内向きに延在する。これらの剛毛は例えば極めて密接している。このようなブラシシール３６’はギアボックス１０の固定構造物に静定して取り付けられ、剛毛３８はロータシャフト１３と接触する（剛毛３８は、環３７とロータシャフト１３の表面との距離よりも長い）。これは、交流発電機１１のロータとステータ１２との間の油の存在の結果としてロータに現れる平衡異常をよりよく回避し、そのようにして交流発電機１１を駆動する装置の動作をさらに高め、それはより小さな負荷しか受けない。
【００５９】
上述の様々な実施形態は、異なる実施形態のそれぞれが別の部分に関することが分かることから、別個に、部分的に、または全体的に相互に組み合わせることができる。ギアボックス１０の歯車と交流発電機１１のロータとを離脱させ、保護し、それらが受ける負荷を軽減するという同じ目的で、各実施形態の利点を共に加え、組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】従来技術の駆動装置の概略断面図である。
【図２】本発明の装置の第１実施形態の概略断面図である。
【図３】本発明の装置の第２実施形態の概略断面図である。
【図４】本発明の装置の第３実施形態の交流発電機のロータシャフトの支持軸受の概略断面図である。
【図５】本発明の装置の第４実施形態の概略断面図である。
【図６】本発明の装置の第５実施形態の概略断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 従来技術のシャフト
２ 従来技術のインダクタ要素を支持する端部分
３ 従来技術の歯車
４、５ 従来技術の軸受
１０ 補助機器支持体、ギアボックス
１１ 交流発電機
１２ ステータ
１３、１３’ ロータシャフト
１４ ロータシャフト１３の端部分
１５ 駆動手段
１６ 大歯車
１７ 中空状シャフト
１８、１９、２３、２３’、２３” 軸受
２０、２２ スプライン結合部分
２１ シャフト部分
２４ 拡張部分
２５、２５’、２５” 外輪
２６、２６’、２６” 内輪
２７ 潤滑剤排出手段
２８ 潤滑剤除去システム
２９ 緩衝手段
３０ 油膜
３１、３４ プレート
３５ 脆弱化部分
３６ 偏向器
３６’ ブラシシール
３７ 環
３８ 剛毛
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンの分野に関し、補助機器、特に補助機器支持体に取り付けられた電気発生器を駆動することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジンは、付属機器駆動ギアボックスアセンブリとして知られる補助機器支持体を備える。このギアボックスアセンブリは、交流発電機、燃料オイルポンプ、始動器、および他の様々な品目などの多数の補助機器を備える。これらはタービンエンジンのシャフトによって、二重スプール式ターボジェットの場合には一般に高圧スプールのシャフトによって機械的に駆動される。
【０００３】
ターボジェットでは、これらの補助機器の中に少なくとも２つの交流発電機があり、そのうちの１つはターボジェットによって推進される航空機に電力を供給し、他方は、航空機用よりも小さなターボジェット自体を作動させるのに必要な電力を供給する。このターボジェットの交流発電機は一般に、ダイナモ電気機械、または当業者にＰＭＡとして知られている永久磁石交流発電機である。以下、ターボジェットの交流発電機は、交流発電機と呼ばれる。この交流発電機は特に、ＦＡＤＥＣ（当業者によって通常呼ばれている「全機能デジタルエンジン制御」に対する略語）として知られているターボジェット制御調整装置を作動させるのに必要な電力を供給する。
【０００４】
交流発電機のロータは、一般的に毎分１８０００から３００００回転という超高速で回転する。現在では、交流発電機が動作中に受ける負荷（機械的、電子機械的などの負荷）は充分には知られていない。さらにこの交流発電機は維持管理のために、頻繁に取り外し、再装着される。このために、ギアボックスアセンブリで最初にロータがそのシャフトに取り付けられ、次いでステータがギアボックスアセンブリでロータのまわりにボルト締めされる。
【０００５】
従来技術の交流発電機のロータを駆動する装置を表す図１を参照する。この交流発電機のロータが備えるシャフト１は、交流発電機のここで図示していないステータ（アーマチャ）の内部で回転するインダクタ要素（図示せず）を支持する端部分２を備える。このシャフト１は付属機器駆動ギアボックスアセンブリの歯車３によって駆動され、歯車３自体はターボジェットから離れて、動力取出シャフトによって直接または間接的に駆動される。このシャフト１はまた、付属機器駆動ギアボックスアセンブリの固定式構造物に固定された２つの軸受４、５によって支持される。交流発電機のステータは、それをロータとは無関係に取り外すことができるようにこの構造物に固定される。したがってロータは片持梁式にステータに取り付けられる。
【０００６】
ロータシャフトの軸受は小型であるが、これは、交流発電機の運転によって導入される負荷が存在しない場合（交流発電機の平衡が適切にとれているとき）、大型寸法の軸受のローリング要素（ボールまたはローラ）は、これら構成要素の寸法が大きいときにそれらが有する慣性のために、それらの軌道に沿って転がるのではなく、軌道上で滑動してしまう傾向をより大きく有することになるからである。このようなスリップのために、軸受は損傷を受け、破損してしまう場合があり、このことは油の循環が乏しい場合に尚一層起こり易くなる。
【０００７】
寸法の小さな軸受は比較的大きな負荷を受けるので、交流発電機の平衡が適切にとれ、負荷が小さいとき、滑動してしまう危険は小さい。
【０００８】
ここで、交流発電機はメンテナンスのために頻繁に取り外され、再装着されることから、装着段階中の不注意によって、片持梁式に取り付けられた交流発電機のロータシャフト上の、高速時に大きくなる負荷の平衡が失われてしまうという可能性がある。交流発電機の磁気的平衡異常もこうした負荷と組み合わさることがある。この場合も、軸受の小さな寸法とそれらの低い負荷支承能力とのために、これらの軸受が損傷を受ける危険があり、交流発電機と付属機器駆動ギアボックスアセンブリとの間の油の流れが乏しい場合はより一層受け易くなる。さらに負荷、急な動き、および平衡異常が付属機器駆動ギアボックスの歯車３から付属機器駆動ギアボックスの歯車に伝達されるが、これは望ましくない。
【特許文献１】仏国特許第２７４０１８７号明細書
【特許文献２】仏国特許第２８４１３０５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、交流発電機のロータシャフトの支持軸受の寸法決めに関しては障害がある。その寸法が大きい場合は、交流発電機ラインの平衡が適切に取れているときの通常動作ではスリップのために軸受が損傷する危険があり、寸法が小さい場合は、予想不可能な大きな負荷（よく知られていない）の結果、軸受は破壊する危険があり、こうした負荷が付属機器ギアボックスアセンブリの歯車に伝達される。
【００１０】
この問題を解決するための一案として、軸受を変更することがあった。即ちローラ軸受タイプの軸受を２つにする、あるいは１つの構成物に１つのローラ軸受と１つのボール軸受を設ける、またはその反対の構成にすることである。これらの組み合わせのいずれも満足のゆく結果をもたらさなかった。
【００１１】
本発明は、交流発電機のロータを駆動する装置、より一般的には、交流発電機からロータシャフト支持軸受と補助機器支持体歯車列とへの機械的負荷の伝達を回避または最低でも軽減する補助機器を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的のために、本発明は、ロータシャフトを駆動する手段を備えるタービンエンジン補助機器支持体に取り付けられる補助機器のロータを駆動する装置であって、上記手段の１つによって駆動される、補助機器支持体に固定された第１軸受と第２軸受によって支持される中空状シャフトを備え、ロータシャフトが中空状シャフトと同軸であり、ロータシャフトと中空状シャフトとの間に回転結合手段が形成される装置に関する。
【００１３】
回転結合手段とは、ロータシャフトに接線力しか加えない、即ちその回転軸に対して垂直の力しか加えない結合手段または連結手段を意味するものとして理解されたい。したがってロータシャフトは中空状シャフトに概ね同軸に結合され、それによって回転駆動される。これは、例えばスプライン連結、あるいは代替方法として相補的フラット（例えば角柱状シャフトなど）、キーおよびキー溝、または他の任意の接線連結を含む手段であることができる。このような回転結合手段は、中空状シャフトとロータシャフトとの間に、ある程度の移動の自由を長手方向にかつ旋回で可能にする。このようにロータシャフトと中空状シャフトとの連結はある程度の柔軟度を示す。
【００１４】
本発明によって、ロータは補助機器支持体駆動手段または付属機器駆動ギアボックスアセンブリに直接固定されず、したがってそれらに、ロータ自体が受けることのある負荷、急な動き、または振動を伝達することはない。特定の振動は回転結合手段に吸収され、回転結合手段の構造が、接線方向以外の方向での柔軟性によってこのような振動を内因的に吸収する。したがって、ロータシャフトと付属機器ギアボックスアセンブリを駆動する手段、即ちロータシャフトと付属機器駆動ギアボックスアセンブリの歯車列とは、中空状シャフトの存在によって離脱される。このような回転結合手段の存在は、交流発電機のロータシャフトと中空状シャフトによって形成されるアセンブリに、ある程度の柔軟性を与える。
【００１５】
本発明は、補助機が、片持梁式に取り付けられる、補助機支持体に固定されたステータを備える交流発電機である場合に特に適用することができる。実際、本発明によって解決される問題が最初に起こったのはこの状況であった。付属機器ギアボックスアセンブリに一方でロータ、他方でステータが取り付けられ、頻繁に取り外し、再装着を行わなければならない限り、それらの相互に対する相対的な位置決めは、付属機器駆動ギアボックスアセンブリでのそれらの相対的な位置決めによって決まる。しかし、本発明の範囲はこの補助機器だけに限定されるべきではない。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態では、ロータシャフトは、補助機器支持体に固定された少なくとも１つの第３軸受によって支持される。したがってロータへの負荷の全てを、ロータシャフトを支持している第３軸受によって吸収し、補助機器支持体の固定構造物に伝達することができる。このような軸受はもっぱら交流発電機ロータの負荷に作用し、付属機器駆動ギアボックスアセンブリの歯車に関連付けられるものには作用しない。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態では、回転結合手段はスプライン式の連結部である。このような結合手段は使用し易い。スプラインを有するロータシャフトを、相補形スプラインを有する中空状シャフト内に挿入するのは容易である。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態では、交流発電機のロータシャフト支持軸受である第３軸受は、ボール軸受であり、その外輪に潤滑油排出手段を備える。
【００１９】
このような実施形態は以下の利点を提供する。排出手段によって、軸受のボールが外輪で滑る危険が軽減されて、負荷により充分に耐えることが可能なより大きな寸法の軸受を使用することが可能になる。
【００２０】
１つの選択としてこの場合は、第３軸受は３点接触または４点接触軸受として知られているものである。
【００２１】
１つの選択として、油膜緩衝手段が第３軸受の外輪に配置される。
【００２２】
ここでも１つの選択として、本発明の好ましい実施形態によって、中空状シャフト支持軸受である第１軸受および第２軸受の寸法は、交流発電機のロータシャフト支持軸受である第３軸受よりも小さい。
【００２３】
したがって、大型軸受と小型軸受のそれぞれの利点を組み合わせることができる。小型軸受は、通常動作で付属機器ギアボックスアセンブリの歯車列によって生成される小さな負荷に耐えることが可能である。さらに大型軸受は、特に交流発電機が取り外され不正確に再装着される場合、うまく平衡がとれていないことから起こる可能性のある負荷をより簡単に吸収することができる。適切に平衡が取れている場合、潤滑油排出手段によって大型軸受のどのようなスリップも回避される。
【００２４】
ここでも好ましくは、平衡異常および過熱の危険を軽減するために、交流発電機と同じ側で、第３の、交流発電機のロータシャフト支持体の軸受の付近にブラシシールを設けることができる。
【００２５】
したがって交流発電機のロータ駆動装置と交流発電機自体との間の密閉はより優れたものであり、後ほど説明するように、このようにして交流発電機内への油の潜入と、これに続く平衡異常とを回避する。
【００２６】
ここでも好ましくは、交流発電機のロータシャフトは、意図的に脆弱なリンクとして設計された脆弱化部分を備えてもよく、これによってロータに過剰な負荷が掛けられた場合にこれが破裂し、このようにしてこれらの負荷が付属機器駆動ギアボックスアセンブリの歯車に伝達されるのを防止するようにする。
【００２７】
本発明はまた、上記の駆動装置を備える補助機器支持体または付属機器駆動ギアボックスアセンブリと、そのようなギアボックスアセンブリを備えるターボジェットとに関する。
【００２８】
添付図面を参照してここに掲げる本発明の装置の幾つかの好ましい実施形態についての以下の記述を助けにすれば、本発明がより充分に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
ここに表す様々な実施形態では、共通の要素を同じ参照符号によって示す。
【００３０】
図２を参照すると、ターボジェットは補助機器支持体１０、または付属機器駆動ギアボックスアセンブリ１０を備え、その略語は当業者によく知られているＡＧＢであるが、上記に概説したように以下ではギアボックス１０と呼ぶ。ギアボックス１０はターボジェットの周辺部に固定され、例えばバイパスターボジェットの場合はそのファンの外側ケーシングに固定される。ターボジェットは高圧シャフトに、ギアボックス１０に連結されたシャフトと噛み合う動力取出手段を備えるが、これをここで動力取出シャフトと呼ぶ。したがってこのシャフトはターボジェットの高圧シャフトとギアボックス１０との間を径方向に延びるが、ギアボックス１０の内部に挿入され、多数の補助機器または付属機器を機械駆動する。これにはＦＡＤＥＣ装置用の交流発電機１１、燃料油ポンプ、始動機、ターボジェットによって推進される航空機用の電力を生成する交流発電機などがある。このため、ギアボックス１０は、ターボジェットの高圧シャフトから動力を取り出す動力取出シャフトに直接または間接的に連結される複数の歯車を備える。これらの歯車は様々な付属機器を駆動するように構成されている。
【００３１】
交流発電機１１は、本明細書においては斜線表示ブロックとして概略的に示すステータ１２とロータとを備えるが、このロータはシャフト１３を備え、シャフト１３は動力取出シャフトによって回転駆動され、シャフト１３の端部分１４はステータ１２の内側に延びる。この端部分１４は、ステータ１２、即ちアーマチャと協働して電気を作り出す誘導器要素（図示せず）を知られているやり方で支持する。このようにしてロータシャフト１３はステータの内部で回転するロータを支持する。ここで交流発電機１１は永久磁石交流発電機式である。これは、少なくとも、航空機に対して電気を生成する交流発電機と比較して、比較的小型の交流発電機である。ロータは一般的に毎分１８０００回転から３３０００回転の高速で回転する。この回転速度は安定した電流を得ること、小型の交流発電機を使用することを可能にし、それによって交流発電機が占める空間の量を抑えることができる。
【００３２】
本明細書においてはロータシャフト１３はロータと１つの部片を成すものとして形成される。ここでロータとロータシャフトは同じ部片を指す。ロータシャフトは、独立した部片として形成され、任意の適切な手段によってロータに回転可能に固定されることも可能である。
【００３３】
ギアボックス１０は交流発電機１１用の駆動手段１５を備えるが、それは本明細書においては噛み合い手段、この事例ではピニオン１５であり、ギアボックスの歯車に連結された、したがって動力取出シャフトに直接または間接的に連結されたシャフトに固定される。
【００３４】
駆動ピニオン１５は、中空状シャフト１７に固定された大歯車１６または他の任意の適切な駆動手段と噛み合う。この中空状シャフト１７は、場合によっては本明細書においてはその長さに沿った概ね中間点に位置する部分に大歯車１６を備える。中空状シャフト１７はその両端部で、第１軸受１８と第２軸受１９によってそれぞれ支持される。この事例ではこれらの軸受１８、１９はローラ軸受であるが、同等にボール軸受けであることもできる。ローラ軸受は、より大きな負荷に耐えることが可能であるという利点を有する。軸受１８、１９はそれらの外輪によってギアボックス１０の固定構造物に固定することができる。中空状シャフト１７は、交流発電機１１のステータ１２の中心線に沿って、即ちロータハウジングの中心線に沿って位置する。
【００３５】
中空状シャフト１７は、好ましくは交流発電機１１とは反対側の端部に位置するその内部面の一部分に、スプライン結合部分または連結部分２０を備える。スプライン結合部分２０は、中空状シャフト１７の軸線のまわりで均等に分配されてこの軸線と平行な溝とリブを形成するスプラインの集合体を備える。
【００３６】
中空状シャフト１７と同心にかつその内部を通るのが、交流発電機１１のロータシャフト１３である。ロータシャフト１３は、ステータ１２内に挿入されたその端部分１４とは反対側の端にシャフト部分２１を備える。これは中空状シャフト１７の中を延在するように設計される。ロータシャフト１３は、シャフト部分２１の端部にスプライン結合部分２２を有するが、これは中空状シャフト１７のスプライン結合部分２０を補完し、そこに連結するように設計される。図面ではロータシャフト１３のスプライン結合部分２２の断面は表していないが、図面を理解する助けとなるようにその外形を示している。
【００３７】
スプライン結合手段２０、２２は回転結合手段を形成する。ここで起こるのは、中空状シャフト１７が回転するにつれて、このシャフト１７のスプラインが、ロータシャフト１３のスプラインに対してロータシャフト１３に正接する、その回転軸に垂直な力を掛けてゆくということである。特に、中空状シャフト１７はロータシャフト１３の長手方向の応力または旋回する応力は掛けない。したがってある程度の移動の自由と、長手方向および旋回する上でのある程度の柔軟性とが存在する。
【００３８】
交流発電機１１に最も接近した中空状シャフト１７の端部、この事例では軸受１９によって支持された端部と交流発電機自体との間では、ロータシャフト１３は軸受２３によって支持される。この軸受２３はその外輪２５によってギアボックス１０の固定構造物に固定される。ここで１つの選択として、軸受２３はボール軸受である。これは中空状シャフト１７と同軸である。
【００３９】
本発明の装置の好ましい実施形態では、ロータシャフト１３は、軸受２３の内輪２６を支持する部分２４を備えるが、これは、中空状シャフト１７内に延在するそのシャフト部分２１と比較してより大きな直径を有する。ロータシャフト１３は、この拡張部分２４から交流発電機１１のステータ１２に向かってその中へと延在し、その部分１４はステータ１２内に挿入され、このステータ１２は、拡張部分２４より小さい直径を有する。
【００４０】
交流発電機１１のロータシャフト１３を支持する軸受２３に対して、偏向器３６が交流発電機１１と同じ側に設けられることに留意されたい。このような偏向器は、この軸受２３から出る潤滑剤、または駆動装置の他の部分を潤滑するための潤滑剤さえもが交流発電機１１にふりかかるのを防止する。ここで起こるのは、交流発電機１１のステータ１２内に挿入されたロータシャフト１３の端部分１４に存在する油は、ロータ内の平衡異常を引き起こすということである。ロータとステータ１２との間の空間が極めて小さいことから、油が昇温し、骸炭になるからである。このような偏向器は、その効率を高めるように回転式偏向器であることができる。偏向器３６はフランジの形態であり、その内部壁は交流発電機１１のロータシャフト１３と接触せずに面一である。
【００４１】
ここで、交流発電機１１のロータシャフト１３を駆動する装置がどのように稼動するかを記述する。
【００４２】
動力取出シャフトによって直接または間接的に回転駆動されるピニオン１５は、中空状シャフト１７の大歯車１６を回転駆動する。中空状シャフト１７は、ギアボックス１０の固定構造物に連結された２つの軸受１８、１９によってその動きを支持される。中空状シャフト１７はスプライン連結部２０、２２を介して交流発電機のロータ１１の回転を駆動し、ロータ１１はその動きをスプライン連結部２０、２２によって、またギアボックス１０の固定構造物に連結された軸受２３によって支持される。ターボジェットに動力供給するための電気生成は、ステータ１２内のロータの端部分１４の回転からもたらされる。
【００４３】
駆動装置はこのように構成されて、交流発電機１１のロータからの負荷または平衡異常がギアボックス１０の歯車に伝達されるのを回避することを可能にする。ここで起こるのは、特定の振動がスプライン連結部２０、２２によって吸収されるということであり、これは、回転結合手段を形成するこのタイプの連結部が、ある程度特有の柔軟性を提供することによる。負荷は全体的に、ロータシャフト１３を支持する軸受２３で吸収され、この軸受が充分に大きい場合、さらによく吸収される。この軸受２３はもっぱら交流発電機１１のロータの負荷に作用し、ギアボックス１０の歯車に関連付けられる負荷には作用しない。これらの負荷は、ギアボックス１０の歯車ではなく、このような負荷を吸収することによって影響を受けないギアボックスの固定構造物に伝達される。
【００４４】
したがって、交流発電機１１のロータとギアボックス１０の歯車との間に離脱が存在する。さらに、中空状シャフト１７を支持する転がり接触軸受１８、１９が交流発電機１１のロータから離脱されることから、軸受１８、１９はロータに掛かる負荷を受けない。したがって、中空状シャフト１７が最小限度の摩擦および最小限度の量で回転できるように、それらは小型の軸受であることができる。
【００４５】
この特定の事例では、また１つの選択として、交流発電機１１のロータシャフト１３を支持する軸受２３は、中空状シャフト１７を支持する小型の軸受１８、１９と比較して大型である。このように交流発電機１１のロータへの負荷は、ロータシャフト１３を支持する軸受２３による作用を受け、またより重要なこととして、特定の振動の場合には主としてこの軸受によって、さらにスプライン連結部２０、２２によって作用を受ける。一方中空状シャフト１７の軸受１８、１９は極めて小さな負荷しか受けず、したがって極めて小さな摩擦しか伴わずに稼動する。
【００４６】
さらに、存在する負荷は、一般的に交流発電機の取り外しと再装着の際の不正確さによるものである。本明細書においては、交流発電機は、ロータシャフト１３を中空状シャフト１７およびその支持軸受２３の中に挿入することによって装着され、次いでステータ１２がロータの端部１４のまわりに取り付けられる。ロータシャフト１３は中空状シャフト１７の中に困難なく挿入することができ、この際、長手方向の不正確さは影響を有さない。これは、ロータシャフト１３のスプライン部分２２の中空状シャフト１７のスプライン部分２０内への挿入が不完全になる可能性があり、あるいは過剰になる可能性があるからである。これは、スプラインが適切な伝達運動のために厳密に向かい合う必要がないからである。より重要なこととして、角度のどのような不正確さも、スプライン連結部２０、２２の柔軟性から、それらによって吸収され、そうでない場合も、ロータシャフト１３を支持する軸受２３によって吸収される。
【００４７】
第２実施形態によると、また図３を参照すると、交流発電機１１のロータを駆動する装置はあらゆる点で図２に表している装置と類似しているが、交流発電機１１のロータシャフト１３を支持する軸受２３’がボール軸受であり、その外輪２５’に潤滑剤排出手段２７を備えている点はその限りではない。この特定の事例では、これらの手段は、外輪２５’の厚み内にその中央域で形成された少なくとも１つのチャネル２７を備える。１つの選択として、複数のチャネル２７が形成され、外輪２５’の円周に沿って均等に分配される。この事例では油である潤滑剤が効果的にチャネル２７によって排出されるためには、軸受２３’のボールがこれらのチャネルへの入口を塞いではならない。これを達成するために、軸受２３’は、当業者によく知られている３点接触式の軸受となっている。このような軸受は外輪２５’を備え、その内部面は、例えば、チャネル２７のオリフィスを備える中心線で合致する、ボールの半径よりも大きな半径の２つの半蛋形部または半環部から形成される。したがって、ボールはこの線に沿って外輪２５’と接触することはできず、２つの別個の線に沿ってのみ外輪２５’と接触し、それぞれが一方の半蛋形部または半輪に位置する。したがって各ボールは２つの点で外輪２５’と接触し、理論的にはその中心線に位置する１つの点で内輪２６と接触する。これが「３点接触」という表現の意味するところである。
【００４８】
１つの選択として、軸受２３’は「４点接触」式の軸受であり、即ち内輪２６’も潤滑剤排出手段（図示せず）を備えた環である。これらの手段は、潤滑剤を取り除くように、または反対に、潤滑剤を軸受２３’内に導入しながら潤滑剤が外輪２５’の排出手段２７によって取り除かれように構成することができる。したがって後者の事例では、油が遠心作用によって内輪２６’に送られ、外輪２５’で除去される。
【００４９】
このような４点接触軸受は、本出願人名義のＦＲ２７４０１８７およびＦＲ２８４１３０５に記載されている。
【００５０】
このように、例えばノズルによって送られる軸受２３’用の潤滑剤はチャネル２７によって排出され、そのオリフィスがボールによって塞がれることは決してなく、潤滑剤除去システム２８、例えば汲み上げ原理または吸い上げ原理で動作するダクトが外輪の外側に設けられて潤滑剤を排出する。特定目的の除去システムを設けずに、潤滑剤を単に、外輪２５’でボールが回転する結果として除去することもでき、この回転は、潤滑剤を遠心力によってチャネル２７内に押しやる。したがって潤滑剤がボールと外輪２５’との間に溜まらず、このようにしてボールが外輪２５’上でスリップするのを防止する。このように、スリップによって軸受２３’が損傷する危険が回避され、軸受は保護され、軸受が支持するロータも同様に保護される。
【００５１】
この結果、交流発電機１１のロータシャフト１３を支持するために、潤滑剤排出手段２７を備えた軸受２３’を使用することによって、ロータ駆動装置は既述した利点、即ちロータとギアボックス１０の歯車との離脱をもたらして、負荷がこれらの２つの要素同士で伝達されるのを防止するという利点だけでなく、軸受２３’が保護され、このようにして交流発電機１１のロータ、したがって交流発電機１１を保護するという追加の利点も有する。このように、ギアボックスの歯車、さらに交流発電機１１も保護される。
【００５２】
さらに潤滑剤排出手段２７によって、軸受２３’のボールは外輪２５’上でスリップする傾向が小さく、ロータの負荷をよりよく吸収することが可能な大型寸法の軸受２３’を使用することを可能にする。
【００５３】
第３の好ましい実施形態によると、また図４を参照すると、交流発電機１１のロータを駆動する装置はあらゆる点で図３に述べた装置に類似しているが、交流発電機１１のロータシャフト１３を支持する軸受２３’が、その外輪２５”に潤滑剤排出手段１７だけでなく、外輪２５”とギアボックス１０の固定構造物との間で緩衝手段２９をも備える点はその限りではない。これらの手段２９は、外輪２５”とギアボックス１０の固定構造物との間に配置される油膜３０を備える。このような油膜緩衝手段は当業者によって「圧搾膜」という用語によって知られている。より詳しくは、外輪２５”の外側にプレート３１が設けられ、このプレートはそれと外輪２５”との間に空間を残し、その中に排出チャネル２７から出た油が導入される。このようなチャネル２７内の油の流量が大きくないことは重要ではない。これは、本質的な特徴が、油膜３０に特定の圧力があるということによる。矢印３２、３３によって示すように、油を外輪２５”の縁部に形成された空間を介してこの外輪２５”の各側で除去することができる。あるいは、他の除去手段を、例えば図３の実施形態の除去手段２８と同様に、外輪２５”の外側に向けて設けることができる。
【００５４】
この油膜３０は軸受２３”のための緩衝手段を形成する。このような装置は、軸受２３”に対する負荷の一部を緩衝するという追加の利点、したがってさらに、軸受２３”を交流発電機１１のロータと共に保護するという追加の利点を提供する。油膜３０は排出チャネル２７によって供給され、したがって簡単に実施できる。このように、ギアボックス１０の歯車が離脱され、したがってロータから隔離されるだけでなく、油膜３０もロータをギアボックス１０の固定構造物から隔離し、したがって離脱させる限り、これは交流発電機１１のロータとギアボックス１０とが離脱される程度をさらに高める。このようにギアボックス１０の歯車も固定構造物もロータから隔離される。
【００５５】
本明細書においては、外輪２５”の回転を防止するプレート３４があり、外輪２５”とギアボックス１０の固定構造物とに対して、交流発電機１１と同じ側に固定されて、外輪２５”が交流発電機１１のロータの軸のまわりで回転するのを防止するようになる。
【００５６】
内輪２６”は従来式のものであってよく、または例えば２つの半環として形成された潤滑剤供給手段を備えることもできる。
【００５７】
第４の好ましい実施形態によれば、また図５を参照すると、交流発電機１１のロータを駆動する装置は、あらゆる点で他の前述の実施形態の１つの装置と類似しているが、交流発電機１１のロータシャフト１３’は追加の特徴を備えている。本実施形態では、交流発電機１１のロータシャフト１３’は、中空状シャフト１７内に延びるそのシャフト部分２１で、意図的に脆弱なリンク３５として設計された本明細書においては小径の脆弱化部分３５を備える。したがって、過剰な負荷がロータに、したがってそのシャフト１３’に掛けられる場合、意図的に脆弱なリンク３５は壊れ、ロータを中空状シャフト１７から、したがってギアボックス１０の歯車から完全に離脱させる。これは追加の安全上の特徴であって、過剰の負荷が交流発電機１１のロータに掛けられる場合に、ギアボックス１０が損傷されないよう保証することを可能にする。この意図的に脆弱なリンク３５は、当業者が交流発電機１１のロータに掛けられるのに許容できると考える最大限度の負荷に応じて考案されて、このように規定された負荷の閾値を超える過剰負荷が掛けられる場合、このリンクは壊れるようになる。
【００５８】
第５の好ましい実施形態によると、また図６を参照すると、交流発電機１１のロータを駆動する装置は、あらゆる点で他の前述の実施形態の１つの装置と類似しているが、交流発電機１１のロータを駆動する装置と交流発電機１１自体との間の密閉は、前述の実施形態のように偏向器３６ではなく、ブラシシール３６’であることはその限りではない。このようなブラシシール３６’は、軸受２３の付近のギアボックス１０の固定構造物に固定された環３７を、軸受２３と交流発電機１１との間に備え、そこから炭素またはセラミックの剛毛３８が内向きに延在する。これらの剛毛は例えば極めて密接している。このようなブラシシール３６’はギアボックス１０の固定構造物に静定して取り付けられ、剛毛３８はロータシャフト１３と接触する（剛毛３８は、環３７とロータシャフト１３の表面との距離よりも長い）。これは、交流発電機１１のロータとステータ１２との間の油の存在の結果としてロータに現れる平衡異常をよりよく回避し、そのようにして交流発電機１１を駆動する装置の動作をさらに高め、それはより小さな負荷しか受けない。
【００５９】
上述の様々な実施形態は、異なる実施形態のそれぞれが別の部分に関することが分かることから、別個に、部分的に、または全体的に相互に組み合わせることができる。ギアボックス１０の歯車と交流発電機１１のロータとを離脱させ、保護し、それらが受ける負荷を軽減するという同じ目的で、各実施形態の利点を共に加え、組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】従来技術の駆動装置の概略断面図である。
【図２】本発明の装置の第１実施形態の概略断面図である。
【図３】本発明の装置の第２実施形態の概略断面図である。
【図４】本発明の装置の第３実施形態の交流発電機のロータシャフトの支持軸受の概略断面図である。
【図５】本発明の装置の第４実施形態の概略断面図である。
【図６】本発明の装置の第５実施形態の概略断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 従来技術のシャフト
２ 従来技術のインダクタ要素を支持する端部分
３ 従来技術の歯車
４、５ 従来技術の軸受
１０ 補助機器支持体、ギアボックス
１１ 交流発電機
１２ ステータ
１３、１３’ ロータシャフト
１４ ロータシャフト１３の端部分
１５ 駆動手段
１６ 大歯車
１７ 中空状シャフト
１８、１９、２３、２３’、２３” 軸受
２０、２２ スプライン結合部分
２１ シャフト部分
２４ 拡張部分
２５、２５’、２５” 外輪
２６、２６’、２６” 内輪
２７ 潤滑剤排出手段
２８ 潤滑剤除去システム
２９ 緩衝手段
３０ 油膜
３１、３４ プレート
３５ 脆弱化部分
３６ 偏向器
３６’ ブラシシール
３７ 環
３８ 剛毛
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータシャフトを駆動する手段を備えるターボエンジン補助機器支持体に取り付けられる、補助機器のロータを駆動する装置であって、前記手段の１つによって駆動される、補助機器支持体に固定された第１軸受と第３軸受によって支持される中空状シャフトを備え、ロータシャフトが中空状シャフトと同軸であり、ロータシャフトと中空状シャフトとの間に回転結合手段が形成され、ロータシャフトが、補助機器支持体に固定された少なくとも１つの第３軸受によって支持される、装置。
【請求項２】
補助機器が、補助機器支持体に固定されたステータを備える交流発電機である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
回転結合手段がスプライン式の連結部である、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
第３軸受がボール軸受であり、その外輪に潤滑剤排出手段を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
第３軸受が、３点接触または４点接触の軸受として知られているものである、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
第３軸受の外輪に配置された油膜緩衝手段を備える、請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
第１軸受と第２軸受の寸法が第３軸受よりも小さい、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
装置で使用される潤滑剤に対して補助機器を密閉するように、第３軸受の付近に、補助機器と同じ側でブラシシールが配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
ロータシャフトが、過剰な負荷がロータに掛けられた場合に壊れるように考案された意図的に脆弱なリンクとして設計された部分を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
ロータシャフトを駆動する前記手段が噛み合い手段である、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の一項に記載の駆動装置を駆動する歯車を備える、タービンエンジン用補助機器支持体。
【請求項１２】
請求項１１の補助機器支持体の歯車を駆動するシャフトと、シャフト動力取出手段とを備えるタービンエンジン。
【請求項１】
ロータシャフトを駆動する手段を備えるターボエンジン補助機器支持体に取り付けられる、補助機器のロータを駆動する装置であって、前記手段の１つによって駆動される、補助機器支持体に固定された第１軸受と第３軸受によって支持される中空状シャフトを備え、ロータシャフトが中空状シャフトと同軸であり、ロータシャフトと中空状シャフトとの間に回転結合手段が形成され、ロータシャフトが、補助機器支持体に固定された少なくとも１つの第３軸受によって支持される、装置。
【請求項２】
補助機器が、補助機器支持体に固定されたステータを備える交流発電機である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
回転結合手段がスプライン式の連結部である、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
第３軸受がボール軸受であり、その外輪に潤滑剤排出手段を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
第３軸受が、３点接触または４点接触の軸受として知られているものである、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
第３軸受の外輪に配置された油膜緩衝手段を備える、請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
第１軸受と第２軸受の寸法が第３軸受よりも小さい、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
装置で使用される潤滑剤に対して補助機器を密閉するように、第３軸受の付近に、補助機器と同じ側でブラシシールが配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
ロータシャフトが、過剰な負荷がロータに掛けられた場合に壊れるように考案された意図的に脆弱なリンクとして設計された部分を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
ロータシャフトを駆動する前記手段が噛み合い手段である、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の一項に記載の駆動装置を駆動する歯車を備える、タービンエンジン用補助機器支持体。
【請求項１２】
請求項１１の補助機器支持体の歯車を駆動するシャフトと、シャフト動力取出手段とを備えるタービンエンジン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−５７５４１（Ｐ２００８−５７５４１Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−２２２３０８（Ｐ２００７−２２２３０８）
【出願日】平成１９年８月２９日（２００７．８．２９）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２２３０８（Ｐ２００７−２２２３０８）
【出願日】平成１９年８月２９日（２００７．８．２９）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
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