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課題・解決手段

バックドライブデカプラを用いてバックドライブ事象において出力シャフトエンジンから解放するための方法およびデカプラ。バックドライブデカプラは、出力シャフトと、ドライブシャフトと、出力シャフトをドライブシャフトに選択的に結合する保持機構とを含む。バックドライブ事象では、デカプラは、出力シャフトをドライブシャフトから切り離す

概要

背景

モータまたはエンジンなどの駆動機構は、回転可能な出力シャフトなどの機構出力で駆動運動を生成することができる。出力シャフトは、例えば、回転運動を出力シャフトに接続された回転可能なドライブシャフトを介して別の機器に提供することができる。回転運動を受ける機器は、駆動回転運動エネルギ源として利用して動作することができる。1つの例示的な構成では、燃焼タービンエンジンとしても知られるガスタービンエンジンは、多数のタービンブレードに向けてエンジンを通過する燃焼ガス流からエネルギを抽出する回転エンジンである。ガスタービンエンジンは、回転運動の少なくとも一部をアクセサリギアボックスなどの回転機器に提供することができ、回転運動は、多数の異なるアクセサリ動力を供給するために利用される。アクセサリは、発電機、スタータ/発電機、永久磁石オルタネータ(PMA)または永久磁石発電機PMG)、燃料ポンプ、および油圧ポンプを含むことができる。駆動機構が故障した場合、駆動機構を回転機器から切り離すことが望ましい場合がある。

概要

バックドライブデカプラを用いてバックドライブ事象において出力シャフトをエンジンから解放するための方法およびデカプラ。バックドライブデカプラは、出力シャフトと、ドライブシャフトと、出力シャフトをドライブシャフトに選択的に結合する保持機構とを含む。バックドライブ事象では、デカプラは、出力シャフトをドライブシャフトから切り離す。

目的

出力シャフトは、例えば、回転運動を出力シャフトに接続された回転可能なドライブシャフトを介して別の機器に提供する

効果

実績

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請求項1

エンジン(1)を始動させるためのエアタービンスタータ(102)であって、入口(110)、出口(112)、および前記入口(110)と前記出口(112)との間に延びてガス流を通すための流路(114)を画定するハウジング(108)と、前記ハウジング(108)内に軸支され、前記流路(114)内に配置されて機械的動力を前記ガス流から回転可能に抽出するためのタービン部材(116)と、前記タービン部材(116)と駆動可能に結合されたギアトレイン(118)と、前記ギアトレイン(118)と動作可能に結合されたドライブシャフト(136)を有するクラッチ(132)と、第1の端部(238)を有する引っ張りヒューズ(204)であって、前記ドライブシャフト(136)、ねじ部分(244)、ならびに前記第1の端部(238)と前記ねじ部分(244)との間に位置する小径を有するネック部分(246)に動作可能に結合された引っ張りヒューズ(204)、および前記ドライブシャフト(136)に選択的に動作可能に結合された第1の端部(230)、前記エンジン(1)に動作可能に結合されて共に回転するように構成された第2の端部(232)、ならびに前記引っ張りヒューズ(204)の前記ねじ部分(244)を受け入れ雌ねじ部分(206)を有する出力シャフト(202)を備えるデカプラ(190)とを備え、駆動トルクが前記クラッチ(132)の前記ドライブシャフト(136)から前記出力シャフト(202)に伝達されると、前記引っ張りヒューズ(204)は取り付けられず、超過トルクが一定のレベルを下回って伝達されると、前記引っ張りヒューズ(204)は部分的に取り付けられ、前記超過トルクが一定のレベルに達すると、前記引っ張りヒューズ(204)は前記ネック部分(246)で剪断され、前記ねじ部分(244)は前記ドライブシャフト(136)から離れる方向にねじ込まれる、エアタービンスタータ(102)。

請求項2

前記ドライブシャフト(136)に動作可能に結合され、前記出力シャフト(202)の前記第1の端部(230)の雄ねじ部分(234)を受け入れるねじ部分(224)を有するねじ込みインサート(208)をさらに備える、請求項1に記載のエアタービンスタータ(102)。

請求項3

前記引っ張りヒューズ(204)が、前記出力シャフト(202)と前記ねじ込みインサート(208)との間のねじ山と反対の回転方向で前記出力シャフト(202)にねじ込まれる、請求項2に記載のエアタービンスタータ(102)。

請求項4

前記超過トルクが前記一定のレベルに達すると、前記出力シャフト(202)が、前記ねじ込みインサート(208)からねじ切れされ、それにより前記出力シャフト(202)が前記ドライブシャフト(136)から切り離され、前記引っ張りヒューズ(204)が前記出力シャフト(202)からねじ切れされる、請求項3に記載のエアタービンスタータ(102)。

請求項5

前記引っ張りヒューズ(204)が、前記出力シャフト(202)の並進の2倍並進する、請求項4に記載のエアタービンスタータ(102)。

請求項6

前記出力シャフト(202)が前記ねじ込みインサート(208)と再ねじ止めすることを防ぐように構成された阻止機構をさらに備える、請求項4に記載のエアタービンスタータ(102)。

請求項7

前記阻止機構が、リングばね(228)であって、前記リングばね(228)が前記出力シャフト(202)によって外側に押し出される伸張位置と、前記リングばね(228)が前記ねじ込みインサート(208)の一部の上に重なり、前記出力シャフト(202)の前記第1の端部(230)および前記ねじ込みインサート(208)の再ねじ止めを防止するように構成される退避位置との間で移動可能なリングばね(228)を備える、請求項6に記載のエアタービンスタータ(102)。

請求項8

前記ドライブシャフト(136)と前記出力シャフト(202)との間に位置し、前記出力シャフト(202)を前記ドライブシャフト(136)から離れるように付勢するように構成された付勢機構をさらに備える、請求項4に記載のエアタービンスタータ(102)。

請求項9

前記付勢機構が、圧縮ばね(217)である、請求項8に記載のエアタービンスタータ(102)。

請求項10

前記引っ張りヒューズ(204)の前記第1の端部(238)を前記ドライブシャフト(136)内に保持する保持ピン(239)をさらに備える、請求項1に記載のエアタービンスタータ(102)。

請求項11

前記駆動トルクが、前記ドライブシャフト(136)および前記出力シャフト(202)の嵌合ストッパ部(218、236)を通って伝達される、請求項1に記載のエアタービンスタータ(102)。

技術分野

0001

本発明は、デカプラを有するエアタービンスタータに関する。

背景技術

0002

モータまたはエンジンなどの駆動機構は、回転可能な出力シャフトなどの機構出力で駆動運動を生成することができる。出力シャフトは、例えば、回転運動を出力シャフトに接続された回転可能なドライブシャフトを介して別の機器に提供することができる。回転運動を受ける機器は、駆動回転運動エネルギ源として利用して動作することができる。1つの例示的な構成では、燃焼タービンエンジンとしても知られるガスタービンエンジンは、多数のタービンブレードに向けてエンジンを通過する燃焼ガス流からエネルギを抽出する回転エンジンである。ガスタービンエンジンは、回転運動の少なくとも一部をアクセサリギアボックスなどの回転機器に提供することができ、回転運動は、多数の異なるアクセサリ動力を供給するために利用される。アクセサリは、発電機、スタータ/発電機、永久磁石オルタネータ(PMA)または永久磁石発電機PMG)、燃料ポンプ、および油圧ポンプを含むことができる。駆動機構が故障した場合、駆動機構を回転機器から切り離すことが望ましい場合がある。

先行技術

0003

米国特許出願公開第2009/0199567号明細書

0004

一態様では、本開示は、エンジンを始動させるためのエアタービンスタータに関し、入口、出口、および入口と出口との間に延びてガス流を通すための流路画定するハウジングと、ハウジング内に軸支され、流路内に配置されて機械的動力をガス流から回転可能に抽出するためのタービン部材と、タービン部材と駆動可能に結合されたギアトレインと、ギアトレインと動作可能に結合されたドライブシャフトを有するクラッチと、第1の端部を有する引っ張りヒューズであって、ドライブシャフト、ねじ部分、ならびに第1の端部とねじ部分との間に位置する小径を有するネック部分に動作可能に結合された引っ張りヒューズ、およびドライブシャフトに選択的に動作可能に結合された第1の端部、エンジンに動作可能に結合されて共に回転するように構成された第2の端部、ならびに引っ張りヒューズのねじ部分を受け入れ雌ねじ部分を有する出力シャフトを含むデカプラとを含み、駆動トルクがクラッチのドライブシャフトから出力シャフトに伝達されると、引っ張りヒューズは取り付けられず、超過トルクが一定のレベルを下回って伝達されると、引っ張りヒューズは部分的に取り付けられ、超過トルクが一定のレベルに達すると、引っ張りヒューズはネック部分で剪断され、ねじ部分はドライブシャフトから離れる方向にねじ込まれる。

0005

別の態様では、本開示は、バックドライブ中にエアタービンスタータの出力シャフトを切り離すためのデカプラアセンブリに関し、第1の端部を有する引っ張りヒューズであって、エアタービンスタータのドライブシャフト、エアタービンスタータの出力シャフトの雌ねじ部分内に受け入れ可能なねじ部分、および第1の端部とねじ部分との間に位置するネック部分に動作可能に結合された引っ張りヒューズを含み、駆動トルクがドライブシャフトから出力シャフトに伝達されると、引っ張りヒューズは取り付けられず、超過トルクが一定のレベルを下回って伝達されると、引っ張りヒューズは部分的に取り付けられ、超過トルクが一定のレベルに達すると、引っ張りヒューズはネック部分で剪断され、ねじ部分はドライブシャフトから離れる方向にねじ込まれる。

0006

さらに別の態様では、本開示は、エアタービンスタータを動作させるための方法に関し、機械的動力をタービンを利用してガス流から抽出し、ギアトレインおよびドライブシャフトを有するクラッチを共に駆動することと、駆動トルクをドライブシャフトからエンジンに動作可能に結合された出力シャフトに伝達することと、バックドライブ中、バックドライブデカプラを作動させることとを含み、出力シャフトおよびドライブシャフトに動作可能に結合された引っ張りヒューズは、剪断され、引っ張りヒューズの剪断部分は、出力シャフトから巻き戻されてドライブシャフトから離れるように並進され、出力シャフトは、ドライブシャフトから巻き戻されてドライブシャフトから離れるように並進される。

図面の簡単な説明

0007

本明細書に記載の様々な態様による、アクセサリギアボックスを有するガスタービンエンジンの概略図である。
本明細書に記載の様々な態様による、回転シャフトによって図1のアクセサリギアボックスに装着されたスタータ/発電機の断面図である。
本明細書に記載の様々な態様による、図2のスタータ/発電機と共に使用するように適合されたデカプラの分解図である。
本明細書に記載の様々な態様による、回転シャフトに対する第1の位置にある図3のデカプラの断面図である。
本明細書に記載の様々な態様による、回転シャフトに対する第1の位置にある図3のデカプラの上面図である。
本明細書に記載の様々な態様による、回転シャフトに対する第2の位置にある図3のデカプラの断面図である。
本明細書に記載の様々な態様による、回転シャフトに対する第2の位置にある図3のデカプラの上面図である。
エアタービンスタータを動作させるための方法のフローチャートである。

実施例

0008

本発明は、回転機器と結合された回転シャフトの形態で運動を生成する駆動機構に関する。駆動機構の1つの非限定的な例は、スタータのような回転機器を回転駆動するガスタービンエンジンを含むことができる。スタータは、ガスタービンエンジンを始動させ、ガスタービンエンジンが動作しているときに電力を生成することを含む様々な用途を有する。本明細書に記載の例示的な実施形態は、ガスタービンエンジンおよびスタータの用途を対象としているが、本開示の実施形態は、駆動出力において回転運動を生成し、回転運動を別の回転機器に提供する駆動機構の実装に適用することができる。

0009

図1を参照すると、トランスミッションハウジングとしても知られるアクセサリギアボックス(AGB)100を含むスタータモータまたはエアタービンスタータ102が、ガスタービンエンジン1に装着されて概略的に示されている。このアセンブリは、一般に、一体型スタータ/発電機ギアボックス(ISGB)、または単にエアタービンスタータ102と呼ばれる。ガスタービンエンジン1は、空気を高圧圧縮領域60に供給するファン50を有する空気取入口を備える。ファン50を有する空気取入口および高圧圧縮領域は、燃焼上流のガスタービンエンジンの「低温セクション」として集合的に知られる。高圧圧縮領域60は、燃焼チャンバ10に高圧空気を供給する。燃焼チャンバでは、高圧空気は、燃料と混合されて燃焼される。高温加圧燃焼ガスは、高圧タービン領域20および低圧タービン領域30を通過し、その後ガスタービンエンジンから排気される。加圧ガスが高圧タービン領域20の高圧タービン(図示せず)および低圧タービン領域30の低圧タービン(図示せず)を通過するとき、タービンが回転エネルギをガスタービンエンジン1を通過するガスの流れから抽出する。高圧タービン領域20の高圧タービンは、シャフトによって高圧圧縮領域60の圧縮機構(図示せず)に結合され、動力を圧縮機構に供給することができる。低圧タービンは、シャフトによって空気取入口のファン50に結合され、動力をファン50に供給することができる。

0010

ガスタービンエンジンは、最新の民間航空および用航空で一般に使用される、General Electric GEnxまたはCF6シリーズのエンジンなどのターボファンエンジンであってもよく、またはターボプロップまたはターボシャフトなどの様々な他の既知のガスタービンエンジンであってもよい。ガスタービンエンジンはまた、排気ガスの速度を増加させ、それにより推力を増大させるために、低圧タービン領域30の下流で追加の量の燃料を燃焼させるアフターバーナを有してもよい。

0011

AGB100は、機械的動力テークオフ90によって低圧または高圧タービンのいずれかで、ガスタービンエンジン1のタービンシャフトに結合される。機械的動力テークオフ90は、複数のギアと、AGB100をガスタービンエンジン1に機械的に結合するための手段とを含む。アセンブリ102は、ファン50を含む空気取入口領域または高圧圧縮領域60の近傍のコアのいずれかの外側に装着することができる。

0012

ここで図2を参照すると、エアタービンスタータ102がより詳細に示されている。一般に、エアタービンスタータ102は、入口110、出口112、および入口110と出口112との間に延びてガス流を通すための流路114を画定するハウジング108を含む。エアタービンスタータ102は、ハウジング108内に軸支され、流路114内に配置されて機械的動力を流路114に沿ってガス流から回転可能に抽出するためのタービン部材116を含む。さらに、ギアボックス101内に配置されてタービン部材116と駆動可能に結合されたギアトレイン118は、回転させることができる。

0013

ギアトレイン118は、リングギア120を含み、例えば、限定はしないが、遊星ギアアセンブリまたはピニオンギアアセンブリを含む任意のギアアセンブリをさらに備えることができる。タービンシャフト122は、ギアトレイン118をタービン部材116に結合し、機械的動力の伝達を可能にする。タービンシャフト122は、ギアトレイン118に回転可能に装着され、一対のタービン軸受124によって支持され、ギアトレイン118は、一対のキャリア軸受126によって支持される。

0014

ギアボックス内部127は、ギアトレイン118、リングギア120、および軸受124、126などの内部に収容された機械的部品潤滑および冷却を行うためのオイルを含むことができる。

0015

開口128が存在し、この開口128を通ってタービンシャフト122が延びてキャリアシャフト130と噛み合い、このキャリアシャフト130にクラッチ132が装着され、一対の離間した軸受134によって支持される。ドライブシャフト136は、ギアボックス101の一部から延びてクラッチ132に結合され、さらに一対の離間した軸受134によって支持される。ドライブシャフト136は、ギアトレイン118によって駆動され、ガスタービンエンジン1の動力テークオフ90に結合され、それによりエンジン1の動作が駆動運動をギアボックス101に提供する。

0016

クラッチ132は、タービンシャフト122、キャリアシャフト130、およびドライブシャフト136を含む単一の回転可能なシャフト138を形成する任意のタイプのシャフトインターフェース部分とすることができる。シャフトインターフェース部分は、限定はしないが、ギア、スプラインクラッチ機構、またはそれらの組合せを含む任意の既知の結合方法によるものとすることができる。シャフトインターフェース部分132の一例は、General Electricの米国特許第4,281,942号に開示されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

0017

ギアボックス101およびスタータ102は、限定はしないが、アルミニウムステンレス鋼、鉄、またはチタンなどの高強度軽量金属ダイカストを含む任意の既知の材料および方法によって形成することができる。ギアボックス101およびスタータ102のハウジングは、アセンブリ102、したがって航空機に不必要な重量を加えることなく、適切な機械的剛性を提供するのに十分な厚さで形成することができる。

0018

回転可能なシャフト138は、限定はしないが、アルミニウム、鉄、ニッケルクロム、チタン、タングステンバナジウム、またはモリブデンを含むものなどの高強度金属合金押出または機械加工を含む任意の既知の材料および方法によって構成することができる。タービンシャフト122、キャリアシャフト130、およびドライブシャフト136の直径は、固定されてもよく、または回転可能なシャフト138の長さに沿って変更してもよい。直径は、ロータステータの間隔だけでなく、異なるサイズにも対応するように変更することができる。

0019

本明細書で説明するように、ギアボックス101またはスタータ102は、回転シャフト122、130、136の回転を駆動するための駆動機構とすることができる。例えば、始動動作中、スタータ102は、回転シャフト122、130、136の回転のための駆動機構とすることができる。あるいは、通常のガスタービンエンジン1の動作中、ギアボックス101は、回転シャフト122、130、136の回転のための駆動機構とすることができる。非駆動機構、すなわち、駆動機構によって駆動される機器は、回転シャフト122、130、136の回転移動を利用して、例えば、スタータ102で発電する回転機器として理解することができる。

0020

ドライブシャフト136はさらに、エンジン1に動作可能に結合されて共に回転するように構成された出力シャフト202と、引っ張りヒューズ204とを有するバックドライブデカプラ200を含むデカプラアセンブリ190に結合される。引っ張りヒューズ204は、出力シャフト202の、例えば、螺旋状の雌ねじとすることができる雌ねじ部分206内で選択的に受け入れられ、軸方向に移動可能である。すべての接合部分は、鋼または同様の材料から形成することができる。

0021

図3は、バックドライブデカプラ200およびドライブシャフト136を含むデカプラアセンブリ190の1つの例示的な実施形態の分解斜視図を示す。ドライブシャフト136は、円形窪み210と、直角窪み212とを含むことができる。円形窪み210は、直角窪み212によって取り囲まれている。中央開口部214は、円形リップ216によって拘束されている。円形リップ216を、複数のストッパ218が包囲している。

0022

ねじ込みインサート208は、デカプラアセンブリ190に含むことができ、ドライブシャフト136の円形および直角形状の窪み210、212に嵌合するように形成された相補的円形突起220および直角部分222を含むものとして示されている。ねじ込みインサート208は、例えば、限定はしないが、3つの螺旋状の雌ねじとすることができる螺旋状の雌ねじ部分224をさらに含む。

0023

デカプラアセンブリ190はまた、圧縮ばね217と、リングばね228とを含むことができる。

0024

出力シャフト202は、雄ねじ部分234を有する第1の端部230を含む。雄ねじ部分234は、限定はしないが、相補的なストッパ236を含む近位端部を有する螺旋状の雄ねじを含むことができる。第2の端部232は、エンジン1に動作可能に結合されて共に回転するように構成される。

0025

引っ張りヒューズ204は、円筒形の第1の端部238を含む。引っ張りヒューズ204の第2の端部240は、ヘッド242と、ヘッド242の下に配置された、例えば、螺旋状の雄ねじとすることができるねじ部分244とを含む。引っ張りヒューズ204は、第1の端部238とねじ部分244との間に小径を有するネック部分246をさらに含む。

0026

円筒形の第1の端部238は、中央開口部214に受け入れられ、そこでは保持ピン239が引っ張りヒューズ204の第1の端部238をドライブシャフト136内に保持し、引っ張りヒューズ204をドライブシャフト136に動作可能に結合する。組立時に、引っ張りヒューズ204を保持ピン239で穿孔し、ピン止めすることができる。ヘッド242の下に配置されたねじ部分244は、出力シャフト202の雌ねじ部分206内に受け入れられる。

0027

出力シャフト202の雄ねじ部分234および引っ張りヒューズ204の雌ねじ部分206は、引っ張りヒューズ204が、出力シャフト202がねじ込みインサート208にねじ込まれるときと比較して反対の回転方向で出力シャフト202にねじ込まれるように形成される。ストッパ218および相補的なストッパ236は、出力シャフト202がドライブシャフト136のねじ込みインサート208に完全にねじ込まれると、ねじ部分206、224、234、244に沿った軸方向負荷を減少させる。

0028

図4Aは、ドライブシャフト136が装着されたデカプラアセンブリ190を示す。ドライブシャフト136およびねじ込みインサート208は、対応する円形窪み210および直角窪み212ならびに円形突起220および直角部分222をそれぞれ有するため、それらは動作可能に結合することができる。同様に、ストッパ218および236の相補的な形状は、ドライブシャフト136を出力シャフト202に動作可能に結合する。窪みおよび対応する受け入れ部分の形状は、直角および円形として示され、相補的なストッパの形状は、説明のためのものであり、限定することを意味するものではないことを理解されたい。

0029

付勢機構を、ねじ込みインサート208とドライブシャフト136との間に含むことができる。図示の例では、付勢機構は、圧縮ばね217である。

0030

負荷経路は、ストッパ218、236を含む嵌合ストッパ部を通り、駆動トルクを伝達することができる。通常の動作状態では、駆動トルクは、クラッチ132のドライブシャフト136から出力シャフト202に伝達され、嵌合ストッパ部218、236によってエンジン1を駆動する。負荷経路は、ねじ部分206、224、234、244、引っ張りヒューズ204、および保持ピン239を取り外す。

0031

図4Bのねじ込みインサート208の上面図は、リングばね228を示す。通常の動作状態では、雄ねじ部分234のねじ山は、リングばね228を伸張位置でねじ込みインサート208の内側部分226内へと外側に押し出す

0032

クラッチ132が解放され、エンジン1が一定のレベルを下回る大きさを有する超過トルクをエアタービンスタータ102に伝達すると、嵌合ストッパ部218、236は取り外され、一方、ねじ部分206、224、234、244、引っ張りヒューズ204、および保持ピン239は部分的に取り付けられる。

0033

図5Aを参照すると、クラッチ132が故障したときに発生し得るバックドライブの場合、エアタービンスタータ102は、その負荷経路を切り離し、ギアボックス101およびスタータ102の構成要素がエンジン1から分離されるようにする。故障しているクラッチ132は、エンジン1が一定のレベル以上の大きさのトルクを有する超過トルクをエアタービンスタータ102に伝達している間、係合またはロックされる。これはまた、バック駆動トルクとも言うことができる。

0034

ロックされたクラッチの場合、バックドライブデカプラ200は、出力シャフト202がドライブシャフト136から巻き戻されるのに十分な抗力トルクを受け、引っ張りヒューズ204を出力シャフト202から同時に巻き戻す。引っ張りヒューズ204の雌ねじ部分206とねじ部分244との間のねじ比は、出力シャフト202の雌ねじ部分224とねじ部分234との間のねじ比と比較して、引っ張りヒューズ204を出力シャフト202の並進距離の2倍並進させ、ネック部分246の大きなひずみに寄与し、剪断を生じさせて剪断部分250および基部252を形成することを可能にする。引っ張りヒューズ204の剪断部分250は、基部252を保持ピン239によって保持したまま出力シャフト202から巻き戻される。

0035

出力シャフト202の巻き戻しは、圧縮ばね217によってさらに補助される。出力シャフト202が巻き戻しを開始すると、圧縮ばね217は、出力シャフト202を伸張させてドライブシャフト136から離れるように付勢するように構成される。任意の適切な付勢機構を利用することができ、圧縮ばねは図示の一例であることが理解されよう。

0036

図5Bのねじ込みインサート208の上面図は、バックドライブの場合のリングばね228の移動を示す。出力シャフト202が並進しているので、雄ねじ部分234のねじ山は、もはやリングばね228を外側に押し出さない。これにより、リングばね228は退避位置に圧縮することが可能になり、そこではリングばね228がねじ込みインサート208の一部の上に重なり、出力シャフト202の第1の端部230およびねじ込みインサート208の再ねじ止めを防止する。このようにして、リングばね228は、出力シャフト202をドライブシャフト136から切り離された別個の位置に固着するように構成される。

0037

エアタービンスタータ102を動作させるための方法400が、図6のフローチャートに概説されている。方法400は、402から開始し、機械的動力をタービン116を利用してガス流から抽出し、ギアトレイン118およびドライブシャフト136を含むクラッチ132を駆動することを含む。404において、駆動トルクは、ドライブシャフト136から、エンジン1に動作可能に結合される出力シャフト202に伝達される。

0038

バックドライブの場合、406において、バックドライブデカプラ200は、出力シャフト202とドライブシャフト136の両方に動作可能に結合された引っ張りヒューズ204が剪断されると作動される。引っ張りヒューズ204の剪断部分250は次に、出力シャフト202から巻き戻され、ドライブシャフト136から離れるように並進される。出力シャフト202は、ドライブシャフト136から巻き戻され、ドライブシャフト136から離れるように並進される。

0039

408において、出力シャフト202は、リングばね228が収縮するとドライブシャフト136に再係合することが防止される。リングばね228の収縮は、螺旋状の雌ねじ部分224が雄ねじ部分234を受け入れることを阻止することによって、出力シャフト202が再係合するのを防止する。圧縮ばね217はまた、ばね状に張ったときの再係止を防止する二次機構である。圧縮ばね217のばね力は、出力シャフト202をドライブシャフト136から離れる方向に付勢する。したがって、エアタービンスタータ102は、切り離しの後に不能にされ、さらなるエンジンの始動を防止する。

0040

方向についてのあらゆる言及(例えば、半径方向、上部、下部、上方、下方、左、右、横、前、後ろ、最上部、最下部、上、下、垂直、水平、時計方向、反時計方向)は、あくまでも読み手による本開示の理解を助けるための識別の目的で使用されているにすぎず、とりわけ本開示の位置、向き、および使用に関して、限定を生じさせるものではない。接続についての言及(例えば、取り付けられる、結合される、接続される、および接合される)は、広く解釈されるべきであり、別段の指示がない限り、1群の要素間の中間部材および要素間の相対移動を含むことができる。したがって、接続についての言及は、必ずしも2つの要素が直接的に接続されて互いに固定された関係にあることを意味しない。例示される図面は、あくまでも説明を目的とするものであり、添付の図面に反映される寸法、位置、順序、および相対サイズは、様々に変更可能である。

0041

上の図で示したものに加えて、多くの他の可能な実施形態および構成が、本開示によって企図されている。さらに、スタータ、AGB、またはそれらの構成要素のような様々な構成要素の設計および配置は、多くの異なるインライン構成が実現できるように再構成することができる。

0042

本開示の態様は、エンジンのギアトレインからのトルク負荷を切り離し、エアタービンスタータ全体のバックドライブを防止するためのデカプラを提供する。この切り離しに関連する利点は、切り離されていない場合にはエアタービンスタータをさらに損傷させる可能性のある損傷したエアタービンスタータを回転させるリスクを低減することを含む。さらにまた、切り離すことにより、交換が必要になるのは継続的なバックドライブによって損傷したより高価な部品ではなく、引っ張りヒューズのみとなる。

0043

これまでに説明されていない範囲において、様々な実施形態の種々の特徴および構造を、所望に応じて互いに組み合わせて使用することができる。1つの特徴を実施形態のすべてにおいて示すことができるわけではないということは、それができないと解釈されるものではなく、説明を簡潔にするためにそのようにしているのである。したがって、異なる実施形態の様々な特徴を所望の通りに混合し、あるいは結合させて、新たな実施形態を形成することが、そのような新たな実施形態が明示的に説明されているか否かにかかわらず可能である。さらに、「一組の」様々な要素が説明されているが、「一組」は、ただ1つの要素を含む、任意の数のそれぞれの要素を含んでもよいことが理解されよう。本明細書に記載の特徴の組合せまたは置換は、本開示によって包含される。

0044

本明細書は、本発明の実施形態を最良の形態を含めて開示すると共に、あらゆるデバイスまたはシステム製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施形態の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
[実施態様1]
バックドライブ中にスタータモータ(102)の出力シャフト(202)を切り離すためのデカプラアセンブリ(190)であって、
第1の端部(238)を有する引っ張りヒューズ(204)であって、前記スタータモータ(102)のドライブシャフト(136)、前記スタータモータ(102)の前記出力シャフト(202)の雌ねじ部分(206)内に受け入れ可能なねじ部分(244)、および前記第1の端部(238)と前記ねじ部分(244)との間に位置するネック部分(246)に動作可能に結合された引っ張りヒューズ(204)を備え、
駆動トルクが前記ドライブシャフト(136)から前記出力シャフト(202)に伝達されると、前記引っ張りヒューズ(204)は取り付けられず、超過トルクが一定のレベルを下回って伝達されると、前記引っ張りヒューズ(204)は部分的に取り付けられ、前記超過トルクが一定のレベルに達すると、前記引っ張りヒューズ(204)は前記ネック部分(246)で剪断され、前記ねじ部分(244)は前記ドライブシャフト(136)から離れる方向にねじ込まれる、デカプラアセンブリ(190)。
[実施態様2]
前記ドライブシャフト(136)に動作可能に結合され、前記スタータモータ(102)の前記出力シャフト(202)のねじ部分(234)を受け入れるねじ部分(224)を有するねじ込みインサート(208)をさらに備える、実施態様1に記載のデカプラ(190)。
[実施態様3]
前記引っ張りヒューズ(204)が、前記出力シャフト(202)と前記ねじ込みインサート(208)との間のねじ山と反対の回転方向で前記出力シャフト(202)にねじ込まれる、実施態様2に記載のデカプラ(190)。
[実施態様4]
前記超過トルクが前記一定のレベルに達すると、前記出力シャフト(202)が、前記ねじ込みインサート(208)からねじ切れされ、それにより前記出力シャフト(202)が前記ドライブシャフト(136)から切り離され、前記引っ張りヒューズ(204)が前記出力シャフト(202)からねじ切れされる、実施態様3に記載のデカプラ(190)。
[実施態様5]
前記引っ張りヒューズ(204)が、前記出力シャフト(202)の並進の2倍並進する、実施態様4に記載のデカプラ(190)。
[実施態様6]
前記出力シャフト(202)が前記ねじ込みインサート(208)と再ねじ止めすることを防ぐように構成された阻止機構をさらに備える、実施態様4に記載のデカプラ(190)。
[実施態様7]
エンジン(1)を始動させるためのエアタービンスタータ(102)であって、
入口(110)、出口(112)、および前記入口(110)と前記出口(112)との間に延びてガス流を通すための流路(114)を画定するハウジング(108)と、
前記ハウジング(108)内に軸支され、前記流路(114)内に配置されて機械的動力を前記ガス流から回転可能に抽出するためのタービン部材(116)と、
前記タービン部材(116)と駆動可能に結合されたギアトレイン(118)と、
前記ギアトレイン(118)と動作可能に結合されたドライブシャフト(136)を有するクラッチ(132)と、
第1の端部(238)を有する引っ張りヒューズ(204)であって、前記ドライブシャフト(136)、ねじ部分(244)、ならびに前記第1の端部(238)と前記ねじ部分(244)との間に位置する小径を有するネック部分(246)に動作可能に結合された引っ張りヒューズ(204)、および
前記ドライブシャフト(136)に選択的に動作可能に結合された第1の端部(230)、前記エンジン(1)に動作可能に結合されて共に回転するように構成された第2の端部(232)、ならびに前記引っ張りヒューズ(204)の前記ねじ部分(244)を受け入れる雌ねじ部分(206)を有する出力シャフト(202)
を備えるデカプラ(190)と
を備え、
駆動トルクが前記クラッチ(132)の前記ドライブシャフト(136)から前記出力シャフト(202)に伝達されると、前記引っ張りヒューズ(204)は取り付けられず、超過トルクが一定のレベルを下回って伝達されると、前記引っ張りヒューズ(204)は部分的に取り付けられ、前記超過トルクが一定のレベルに達すると、前記引っ張りヒューズ(204)は前記ネック部分(246)で剪断され、前記ねじ部分(244)は前記ドライブシャフト(136)から離れる方向にねじ込まれる、エアタービンスタータ(102)。
[実施態様8]
前記ドライブシャフト(136)に動作可能に結合され、前記出力シャフト(202)の前記第1の端部(230)の雄ねじ部分(234)を受け入れるねじ部分(224)を有するねじ込みインサート(208)をさらに備える、実施態様7に記載のエアタービンスタータ(102)。
[実施態様9]
前記引っ張りヒューズ(204)が、前記出力シャフト(202)と前記ねじ込みインサート(208)との間のねじ山と反対の回転方向で前記出力シャフト(202)にねじ込まれる、実施態様8に記載のエアタービンスタータ(102)。
[実施態様10]
前記超過トルクが前記一定のレベルに達すると、前記出力シャフト(202)が、前記ねじ込みインサート(208)からねじ切れされ、それにより前記出力シャフト(202)が前記ドライブシャフト(136)から切り離され、前記引っ張りヒューズ(204)が前記出力シャフト(202)からねじ切れされる、実施態様9に記載のエアタービンスタータ(102)。
[実施態様11]
前記引っ張りヒューズ(204)が、前記出力シャフト(202)の並進の2倍並進する、実施態様10に記載のエアタービンスタータ(102)。
[実施態様12]
前記出力シャフト(202)が前記ねじ込みインサート(208)と再ねじ止めすることを防ぐように構成された阻止機構をさらに備える、実施態様10に記載のエアタービンスタータ(102)。
[実施態様13]
前記阻止機構が、リングばね(228)であって、前記リングばね(228)が前記出力シャフト(202)によって外側に押し出される伸張位置と、前記リングばね(228)が前記ねじ込みインサート(208)の一部の上に重なり、前記出力シャフト(202)の前記第1の端部(230)および前記ねじ込みインサート(208)の再ねじ止めを防止するように構成される退避位置との間で移動可能なリングばね(228)を備える、実施態様12に記載のエアタービンスタータ(102)。
[実施態様14]
前記ドライブシャフト(136)と前記出力シャフト(202)との間に位置し、前記出力シャフト(202)を前記ドライブシャフト(136)から離れるように付勢するように構成された付勢機構をさらに備える、実施態様10に記載のエアタービンスタータ(102)。
[実施態様15]
前記付勢機構が、圧縮ばね(217)である、実施態様14に記載のエアタービンスタータ(102)。
[実施態様16]
前記引っ張りヒューズ(204)の前記第1の端部(238)を前記ドライブシャフト(136)内に保持する保持ピン(239)をさらに備える、実施態様13に記載のエアタービンスタータ(102)。
[実施態様17]
前記駆動トルクが、前記ドライブシャフト(136)および前記出力シャフト(202)の嵌合ストッパ部(218、236)を通って伝達される、実施態様13に記載のエアタービンスタータ(102)。
[実施態様18]
スタータモータ(102)を動作させるための方法(400)であって、
機械的動力をタービン(116)を利用してガス流から抽出し、ギアトレイン(118)およびドライブシャフト(136)を有するクラッチ(132)を共に駆動すること(402)と、
駆動トルクを前記ドライブシャフト(136)からエンジン(1)に動作可能に結合された出力シャフト(202)に伝達すること(404)と、
バックドライブ中、バックドライブデカプラ(200)を作動させること(406)とを含み、前記出力シャフト(202)および前記ドライブシャフト(136)に動作可能に結合された引っ張りヒューズ(204)は、剪断され、前記引っ張りヒューズ(204)の剪断部分(250)は、前記出力シャフト(202)から巻き戻されて前記ドライブシャフト(136)から離れるように並進され、前記出力シャフト(202)は、前記ドライブシャフト(136)から巻き戻されて前記ドライブシャフト(136)から離れるように並進される、方法(400)。
[実施態様19]
前記引っ張りヒューズ(204)が、前記出力シャフト(202)の並進の2倍並進する、実施態様18に記載の方法(400)。
[実施態様20]
前記スタータモータ(102)が切り離しの後に不能にされ、さらなるエンジン(1)の始動を防止するように、前記出力シャフト(202)が前記ドライブシャフト(136)に再係合するのを防止すること(408)をさらに含む、実施態様18に記載の方法(400)。

0045

1ガスタービンエンジン
10燃焼チャンバ
20高圧タービン領域
30低圧タービン領域
50ファン
60高圧圧縮領域
90機械的動力テークオフ
100アクセサリギアボックス(AGB)
101ギアボックス
102スタータモータ/エアタービンスタータ
108ハウジング
110 入口
112出口
114流路
116タービン部材
118ギアトレイン
120リングギア
122タービンシャフト/回転シャフト
124タービン軸受
126キャリア軸受
127 ギアボックス内部
128 開口
130キャリアシャフト/回転シャフト
132クラッチ
134 離間した軸受
136ドライブシャフト/回転シャフト
138 回転可能なシャフト
190デカプラアセンブリ
200バックドライブデカプラ
202出力シャフト
204 引っ張りヒューズ
206雌ねじ部分
208ねじ込みインサート
210円形窪み
212 直角窪み
214 中央開口部
216 円形リップ
217圧縮ばね
218ストッパ/嵌合ストッパ部
220円形突起
222 直角部分
224螺旋状の雌ねじ部分
226 内側部分
228リングばね
230 第1の端部
232 第2の端部
234雄ねじ部分
236 ストッパ/嵌合ストッパ部
238円筒形の第1の端部
239保持ピン
240 第2の端部
242ヘッド
244ねじ部分
246ネック部分
250 剪断部分
252 基部
400 方法

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