JP2007113579A - ガスタービンエンジン組立体及びそれを組み立てる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタービンエンジン（１０）を組み立てる方法を提供する。
【解決手段】本方法は、低圧タービン（１１４）に対してギヤボックス（１００）を結合する段階を含み、ギヤボックスは、太陽歯車（３００）と互いに噛み合った複数の遊星歯車（３０２）を含み、複数の遊星歯車の各々は、第1の直径（３６０）を有する第１の歯車部分（３５０）と第1の直径とは異なる第２の直径（３６２）を有する第２の歯車部分（３５２）とを含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジン組立体及びそれを組み立てる方法に関する。

少なくとも幾つかの公知のガスタービンエンジンは、前方ファン、コアエンジン及び出力タービンを含む。コアエンジンは、直列流れ関係の状態で互いに結合された少なくとも１つの圧縮機、燃焼器、高圧タービン及び低圧タービンを含む。より具体的には、圧縮機と高圧タービンとは、シャフトを介して結合されて高圧ロータ組立体を形成する。コアエンジンに流入した空気は、燃料と混合されかつ点火されて高エネルギーガス流を形成する。高エネルギーガス流は、高圧タービンを通って流れて高圧タービンを回転駆動し、次にシャフトが圧縮機を回転駆動するようになる。

ガス流は、該ガス流が高圧タービンの後方に配置された低圧タービンを通って流れるにつれて膨張する。低圧タービンは、駆動シャフトに結合されたファンを有するロータ組立体を含む。低圧タービンは、駆動シャフトを介してファンを回転駆動する。エンジン効率を増大させるのを可能にするために、少なくとも１つの公知のガスタービンエンジンは、二重反転ファン及びブースタ圧縮機に結合された二重反転低圧タービンを含む。

二重反転低圧タービンを支持するのを可能にするために、ガスタービンエンジン内に外側回転スプール、回転フレーム、中間タービンフレーム及び２つの同軸シャフトが設置される。上記の構成部品の設置はまた、第１のファン組立体及び第２のファン組立体が各々、それぞれ第１のタービン及び第２のタービンと同一の回転方向に回転するように、第１のファン組立体を第１のタービンに結合しまた第２のファン組立体を第２のタービンに結合することを可能にする。従って、そのようなエンジンの全重量、設計の複雑さ及び／又は製造コストが、増大する。
米国特許第６，７６３，６５４−Ｂ２号公報 米国特許第６，７６３，６５３−Ｂ２号公報 米国特許第６，７６３，６５２−Ｂ２号公報 米国特許第６，７３９，１２０−Ｂ２号公報 米国特許第６，７３２，５０２−Ｂ２号公報 米国特許第６，７１１，８８７−Ｂ２号公報 米国特許第６，６８４，６２６−Ｂ１号公報 米国特許第６，６１９，０３０−Ｂ１号公報 米国特許第５，８６７，９８０号公報 米国特許第５，８１３，２１４号公報 米国特許第５，８０９，７７２号公報 米国特許第５，８０６，３０３号公報 米国特許第５，０１０，７２９号公報

１つの態様では、ガスタービンエンジンを組み立てる方法を提供する。本方法は、低圧タービンに対してギヤボックスを結合する段階を含み、ギヤボックスは、太陽歯車と互いに噛み合った複数の遊星歯車を含み、複数の遊星歯車の各々は、第1の直径を有する第１の歯車部分と第1の直径とは異なる第２の直径を有する第２の歯車部分とを含む。

別の態様では、二重反転ファン組立体を提供する。本二重反転ファン組立体は、低圧タービンに結合された太陽歯車と該太陽歯車と互いに噛み合った複数の遊星歯車とを含むギヤボックスを含み、遊星歯車の各々が、第1の直径を有する第１の歯車部分と第1の直径とは異なる第２の直径を有する第２の歯車部分とを含む。

さらに別の態様では、タービンエンジン組立体を提供する。本タービンエンジン組立体は、コアタービンエンジンと、コアタービンエンジンに結合された低圧タービンと、低圧タービンに結合されたギヤボックスと、ギヤボックスに結合された二重反転ファン組立体とを含む。ギヤボックスは、太陽歯車と該太陽歯車と互いに噛み合った複数の遊星歯車とを含み、遊星歯車の各々は、第1の直径を有する第１の歯車部分と第1の直径とは異なる第２の直径を有する第２の歯車部分とを含む。

図１は、長手方向軸線１１を有する例示的なタービンエンジン組立体１０の一部分の断面図である。この例示的な実施形態では、タービンエンジン組立体１０は、その全体をフレーム１３によって定められたコアガスタービンエンジン１２を含む。低圧タービン１４が、コアガスタービンエンジン１２の軸方向後方に結合され、二重反転ファン組立体１６が、コアガスタービンエンジン１２の軸方向前方に結合される。

コアガスタービンエンジン１２は、環状のコアエンジン入口２２を形成した外側ケーシング２０を含む。ケーシング２０は、低圧ブースタ圧縮機２４を囲んで流入空気の圧力を第１の圧力レベルまで増大させるのを可能にする。１つの実施形態では、コアガスタービンエンジン１２は、オハイオ州シンシナティ所在のＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｅｎｇｉｎｅｓから入手可能なコアＣＦＭ５６型ガスタービンエンジンである。

高圧多段軸流圧縮機２６は、ブースタ圧縮機２４から加圧空気を受け、この空気の圧力を第２のより高い圧力レベルにさらに増大させる。高圧空気は、燃焼器２８に送られ、燃料と混合される。燃料−空気混合気は点火されて、加圧空気の温度及びエネルギーレベルを上昇させる。高エネルギー燃焼生成物は、第１の又は高圧タービン３０に流れて第１の回転駆動シャフト３２を介して圧縮機２６を駆動するようにし、次に第２の又は低圧タービン１４に流れて第１の駆動シャフト３２と同軸に結合された第２の回転駆動シャフト３４を介して二重反転ファン組立体１６及びブースタ圧縮機２４を駆動するのを可能にする。低圧タービン１４を駆動した後に、燃焼生成物は、排出ノズル３６を介してタービンエンジン組立体１０から流出して推進ジェット推力を提供する。

二重反転ファン組立体１６は、長手方向軸線１１の周りで回転するように構成された第１の又は前方ファン組立体５０と第２の又は後方ファン組立体５２とを含む。本明細書では「前方ファン」及び「後方ファン」という用語を使用して、ファン組立体５０がファン組立体５２の軸方向上流に結合されることを表している。１つの実施形態では、ファン組立体５０及び５２は、図１〜図３に示すように、コアガスタービンエンジン１２の前方端部に配置される。別の実施形態では、ファン組立体５０及び５２は、コアガスタービンエンジン１２の後方端部に配置される。ファン組立体５０及び５２は各々、それぞれ少なくとも１列のロータブレード６０及び６２を含み、ナセル６４内に配置される。ロータブレード６０は、ロータディスク６６に結合され、またロータブレード６２は、ロータディスク６８に結合される。

１つの実施形態では、ブースタ圧縮機２４は、後方ファン組立体５２の後方に配置され、それぞれのロータディスク７２に結合された複数列のロータブレード７０を含む。ブースタ圧縮機２４は、３列のみのロータブレード７０を有するものとして図示しているが、ブースタ圧縮機２４は、１列のみのロータブレード７０又は複数列のガイドベーン７６と交差指状に配置された複数列のロータブレード７０のようなあらゆる適当な数及び／又は列のロータブレード７０を有することができる。１つの実施形態では、入口ガイドベーン７６は、ブースタケース７８に対して固定又は堅固に結合される。別の実施形態では、ロータブレード７０をロータディスク７２に対して回転可能に結合して、入口ガイドベーン７６が、エンジン作動中にブースタ圧縮機２４を通って流れる空気の量を変えるのを可能にするように可動になるようにする。さらに別の実施形態では、タービンエンジン組立体１０は、ブースタ圧縮機２４を含まない。

図１に示すように、低圧タービン１４は、前方ファン組立体５０が第１の回転方向８０に回転するようにシャフト３４を介して前方ファン組立体５０に対して結合される。後方ファン組立体５２及びブースタ圧縮機２４は各々、ギヤボックス１００を介して駆動シャフト３４に、従って低圧タービン１４に対して結合されて、該後方ファン組立体５２及びブースタ圧縮機２４各々が逆の第２の回転方向８２に回転するようになる。

図２は、図１に示す二重反転ファン組立体１６の一部分の概略図である。１つの実施形態では、第１のファン組立体５０は、長手方向軸線１１の周りに配置されたコーン８４を含む。コーン８４は、図２に示すように、第１の又は前方端部８６においてロータディスク６６に連結され、また第２の又は後方端部８８において駆動シャフト３４に連結される。第２のファン組立体５２は、長手方向軸線１１に沿ってコーン８４の少なくとも一部分の周りに同軸に配置されたコーン９０を含む。コーン９０は、第１の又は前方端部９２においてロータディスク６８に結合され、また第２の又は後方端部９４においてギヤボックス１００の第１の出力部１０６に結合される。

１つの実施形態では、二重反転ファン組立体１６はまた、後方ファン組立体５２と駆動シャフト３４との間に結合されて、前方ファン組立体５０が回転する回転方向８０に対して逆の回転方向８２に後方ファン組立体５２及びブースタ圧縮機２４を回転させるのを可能にするギヤボックス１００を含む。ギヤボックス１００は、ほぼトロイダル形状を有し、駆動シャフト３４の周りで円周方向に配置されて実質的に駆動シャフト３４の周りに延びるように構成される。

１つの実施形態では、ギヤボックス１００は、約２．０対１の歯車比を有し、前方ファン組立体５０が後方ファン組立体５２及びブースタ圧縮機２４のいずれか又は両方の回転速度の約２倍の回転速度で回転するようになる。別の実施形態では、前方ファン組立体５０は、後方ファン組立体５２の回転速度の約０．６７倍から後方ファン組立体５２の回転速度よりも速い約２．１倍までの間である回転速度で回転する。この実施形態では、前方ファン組立体５０は、後方ファン組立体５２の回転速度よりも大きいか、後方ファン組立体５２の回転速度と等しいか、又は後方ファン組立体５２の回転速度よりも小さい回転速度で回転することができる。

１つの実施形態では、図１〜図２に示すスラスト軸受組立体１１０のような第１の軸受組立体が、駆動シャフト３４及び／又は長手方向軸線１１の周りに配置される。スラスト軸受組立体１１０は、駆動シャフト３４とコアガスタービンエンジン１２のフレーム１３との間を作動的に結合しかつ／又はそれらの間に取付けられる。さらに図２を参照すると、１つの実施形態では、スラスト軸受組立体１１０は、駆動シャフト３４に対して取付けられた半径方向配置のインナレース１１１を含む。図２に示すように、インナレース１１１は、駆動シャフト３４に作動的に結合された駆動シャフト延長部１１２に取付けられて、インナレース１１１は、長手方向軸線１１の周りで駆動シャフト３４と共に回転可能になる。１つの特定の実施形態では、駆動シャフト延長部１１２は、駆動シャフト３４にスプライン嵌合される。インナレース１１１は、スラスト軸受組立体１１０の内側溝１１４を形成した表面１１３を有する。内側溝１１４を形成した表面１１３は、ほぼ円弧状輪郭を有する。

スラスト軸受組立体１１０は、フレーム１３に固定結合された半径方向配置のアウタレース１１６を含む。１つの実施形態では、アウタレース１１６及び／又はフレーム１３は、以下に一層詳しく説明するように、二重反転ファン組立体１６及び／又はブースタ圧縮機２４によって出現又は発生したスラスト荷重及び／又は力の伝達のための基盤領域として作用する。アウタレース１１６は、表面１１３と全体的に対向した表面１１７を有し、この表面１１７は、スラスト軸受組立体１１０の外側溝１１８を形成する。外側溝１１８を形成した表面１１７は、ほぼ円弧状輪郭を有する。複数のベアリング１１９のような少なくとも１つのローラ要素が、インナレース１１１とアウタレース１１６との間に運動可能に配置される。各ベアリング１１９は、内側溝１１４及び外側溝１１８と転がり接触して、駆動シャフト３４がギヤボックス１００に対して自由に回転するのを可能にする。

ローラ軸受組立体１２０のような第２の軸受組立体が、長手方向軸線１１の周りで半径方向に配置される。１つの実施形態では、ローラ軸受組立体１２０は、コーン８４の前方端部８６又はその近傍などの第１のファン組立体５０の前方端部部分とコーン９０の前方端部９２又はその近傍などの第２のファン組立体５２の前方端部部分との間を作動的に結合しかつ／又はそれらの間に取付けられる。１つの実施形態では、ローラ軸受組立体１２０は、コーン８４の外表面に対して取付けられた半径方向配置のインナレース１２２を含む。図２に示すように、インナレース１２２はコーン８４に取付けられて、インナレース１２２は、長手方向軸線１１の周りで第１のファン組立体５０と共に回転可能になる。インナレース１２２は、ローラ軸受組立体１２０の内側溝１２４を形成した表面１２３を有する。内側溝１２４を形成した表面１２３は、ほぼ円弧状輪郭を有する。

ローラ軸受組立体１２０は、コーン９０の内表面に対して取付けられた半径方向配置のアウタレース１２６を含む。図２に示すように、アウタレース１２６はコーン９０に取付けられて、アウタレース１２６は、長手方向軸線１１の周りで第２のファン組立体５２と共に回転可能になる。アウタレース１２６は、表面１２３と全体的に対向した表面１２７を有し、この表面１２７は、ローラ軸受組立体１２０の外側溝１２８を形成する。外側溝１２８を形成した表面１２７は、ほぼ円弧状輪郭を有する。複数のベアリング１２９のような少なくとも１つのローラ要素が、インナレース１２２とアウタレース１２６との間に運動可能に配置される。各ベアリング１２９は、内側溝１２４及び外側溝１２８と転がり接触して、第１のファン組立体５０及び／又は第２のファン組立体５２の相対回転運動を可能にする。

１つの実施形態では、軸受組立体１１０及び／又は１２０は、前方ファン組立体５０及び／又は後方ファン組立体５２を相対的に一定の軸方向位置に維持するのを可能にする。二重反転ファン組立体１６の作動中に、第１のファン組立体５０によって発生したスラスト荷重及び／又は力は、第１のファン組立体５０から直接第１のスラスト軸受組立体１１０に伝達される。さらに、作動中に第２のファン組立体５２及び／又はブースタ圧縮機２４によって発生したスラスト荷重及び／又は力は、第２のファン組立体５２及び／又はブースタ圧縮機２４から第２の軸受組立体１２０に、また第２の軸受組立体１２０から駆動シャフト３４を介して第１のスラスト軸受組立体１１０に伝達される。スラスト荷重及び／又は力をスラスト軸受組立体１１０及び／又は軸受組立体１２０に伝達する結果として、第２のファン組立体５２に対して作動的に結合されたギヤボックス１００を介してのスラスト荷重及び／又は力の伝達が、防止又は制限される。別の実施形態では、当業者に公知でありまた本明細書に示した教示によって手引きされるあらゆる適当な軸受組立体を、軸受組立体１１０及び／又は軸受組立体１２０として或いはこれらの軸受組立体に加えて使用することができる。

１つの実施形態では、図２に示すように、スラスト軸受組立体１３０のような軸受組立体が、前方端部９２又はその近傍においてコーン９０の外表面の周りに配置される。スラスト軸受組立体１３０は、フレーム１３と前方端部９２との間に連結される。１つの実施形態では、スラスト軸受組立体１３０は、ローラ軸受組立体１２０と組み合わさって差動軸受組立体として作用して、第２のファン組立体５２を支持しかつ／又は第２のファン組立体５２からのスラスト荷重及び／又は力をフレーム１３に伝達する。１つの実施形態では、スラスト軸受組立体１３０は、図２に示すように、コーン９０に対して取付けられたインナレース１３２を含む。インナレース１３２はコーン９０の前方端部９２に取付けられて、インナレース１３２は、長手方向軸線１１の周りで第２のファン組立体５２と共に回転可能になる。インナレース１３２は、スラスト軸受組立体１３０の内側溝１３４を形成した表面１３３を有する。

スラスト軸受組立体１３０は、フレーム１３に固定結合されたアウタレース１３６を含む。１つの実施形態では、アウタレース１３６は、構造支持部材１５及び／又はフレーム１３に対して固定結合される。構造支持部材１５及び／又はフレーム１３は、二重反転ファン組立体１６及び／又はブースタ圧縮機２４によって出現又は発生したスラスト荷重及び／又は力の伝達のための基盤領域として作用する。アウタレース１３６は、表面１３３と全体的に対向した表面１３７を有し、この表面１３７は、スラスト軸受組立体１３０の外側溝１３８を形成する。複数のローラ１３９のような少なくとも１つのローラ要素が、インナレース１３２とアウタレース１３６との間に運動可能に配置される。各ローラ１３９は、内側溝１３４及び外側溝１３８と転がり接触する。

１つの実施形態では、図２に示すように、ローラ軸受組立体１４０のような軸受組立体が、後方端部９４又はその近傍においてコーン９０の外表面の周りに配置される。ローラ軸受組立体１４０は、構造支持体１５とコーン９０との間に連結される。ローラ軸受組立体１４０は、コーン９０に取付けられて長手方向軸線１１の周りで第２のファン組立体５２と共に回転可能になったインナレース１４２を含む。ローラ軸受組立体１４０は、図２に示すように、構造支持体１５の後方端部に対して取付けられたアウタレース１４６を含む。複数のローラ１４９のような少なくとも１つのローラ要素が、インナレース１４２とアウタレース１４６との間に運動可能に配置される。

この実施形態では、軸受組立体１３０及び１４０は、後方ファン組立体５２が前方ファン組立体５０に対して自由に回転することができるように、後方ファン組立体５２に回転支持を与えることを可能にする。従って、軸受組立体１３０及び１４０は、二重反転ファン組立体１６内で後方ファン組立体５２を相対的に一定の半径方向位置に維持することを可能にする。別の実施形態では、当業者に公知でありまた本明細書に示した教示によって手引きされるあらゆる適当な軸受組立体を、軸受組立体１３０及び／又は軸受組立体１４０として或いはこれらの軸受組立体に加えて使用することができる。

１つの実施形態では、図２に示すように、スラスト軸受組立体１５０のような軸受組立体が、支持構造体１５の外表面の周りに配置される。１つの実施形態では、スラスト軸受組立体１５０は、ローラ軸受組立体１５２と組み合わさって差動軸受組立体として作用して、ブースタ圧縮機２４を支持しかつ／又はブースタ圧縮機２４からのスラスト荷重及び／又は力をフレーム１３に伝達する。１つの実施形態では、スラスト軸受組立体１５０は、図２に示すように、支持構造体１５に対して取付けられたインナレース１５３と、ブースタ圧縮機ディスク７２の前方端部に取付けられたアウタレース１５４と、インナレース１５３とアウタレース１５４との間に結合された複数の転がり要素１５５とを含む。

ローラ軸受組立体１５２は、図２に示すように、支持構造体１３に対して取付けられたインナレース１５６と、ブースタ圧縮機ディスク７２の後方端部に取付けられたアウタレース１５７と、インナレース１５６とアウタレース１５７との間に結合された複数の転がり要素１５８とを含む。

この実施形態では、軸受組立体１５０及び１５２は、ブースタ圧縮機２４が前方ファン組立体５０及び後方ファン組立体５２に対して自由に回転することができるように、ブースタ圧縮機２４に回転支持を与えることを可能にする。従って、軸受組立体１３０及び１４０は、二重反転ファン組立体１６内でブースタ圧縮機２４を相対的に一定の半径方向位置に維持することを可能にする。別の実施形態では、当業者に公知でありまた本明細書に示した教示によって手引きされるあらゆる適当な軸受組立体を、軸受組立体１５０及び／又は軸受組立体１５２として或いはこれらの軸受組立体に加えて使用することができる。

図３は、図２に示すギヤボックス１００の端面図である。図４は、図３に示すギヤボックス１００の一部分の側面図である。本明細書で前述したように、ギヤボックス１００は、図２に示すように、コアタービンエンジン１２のフレーム１３のようなガスタービンエンジン１０の固定又は静止構成部品に連結される。この例示的な実施形態では、ギヤボックス１００は、入力部１０４に結合された少なくとも１つの第１の又は太陽歯車３００と、その各々が太陽歯車３００に結合された複数の第２の又は遊星歯車３０２とを含む。具体的には、ギヤボックス１００は、協働して異（差動）速度を生成する太陽歯車３００及び一組の遊星歯車３０２を含む。従って、太陽歯車３００は、入力部１０４を介してシャフト３２に直接結合され、遊星歯車３０２は、太陽歯車３００と互いに噛み合うように配置されて、出力部１０６を介して後方ファン組立体５２及びブースタ圧縮機２４を駆動するのを可能にする。

より具体的には、ギヤボックス１００は、太陽歯車３００及び遊星歯車３０２を支持するように構成されたゴリラケージとも呼ばれる単体構造の支持構造体である。この例示的な実施形態では、各遊星歯車３０２は、該遊星歯車３０２を支持構造体内に取り付けるのを可能にする例えばボルトのようなファスナ３０４を利用して支持構造体に結合される。さらに、各遊星歯車３０２は、太陽歯車３００に対して該遊星歯車３０２が自由に回転するようにするそれぞれの軸受組立体３０６を含む。

この例示的な実施形態では、太陽歯車３００は直径３４０を有し、各遊星歯車３０２は、第1の直径３６０を有する第１の歯車部分３５０と、第1の直径３６０よりも大きい第２の直径３６２を有しかつ第１の歯車部分３５０の軸方向後方に結合された第２の歯車部分３５２とを含む。この例示的な実施形態では、第１及び第２の歯車部分は、各遊星歯車３０２が単体構造体になるように一体に形成される。任意選択的に、第１及び第２の歯車部分３５０及び３５２は、別個に形成され、ファスナ（図示せず）を使用して互いに結合される。

この例示的な実施形態では、太陽歯車の直径３４０、第１の歯車部分の直径３６０及び第２の歯車部分の直径３６２は、第２のファン組立体５２及びブースタ圧縮機２４の所望の回転速度に基づいて選択される。例えば、図４に示す１つの実施形態では、太陽歯車３００は、第１の歯車部分３５０と噛み合わされ又は駆動結合される。第１の歯車部分３５０は、第２の歯車部分３５２の直径３６２よりも小さい直径３６０を有するので、後方ファン組立体５２及びブースタ圧縮機２４の両方の回転速度は、第１の回転速度に設定されることになる。

任意選択的に、図５、図６及び図７に示すように、太陽歯車３００は、第２の歯車部分３５２と噛み合わされ又は駆動結合される。第２の歯車部分３５２は、第１の歯車部分３５０の直径３６０よりも小さい直径３６２を有するので、後方ファン組立体５２及びブースタ圧縮機２４の両方の回転速度は、第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度に設定されることになる。従って、組立て時に、太陽歯車３００、第１の歯車部分３５０及び第２の歯車部分３５２の各々の寸法及び／又は直径は、後方ファン組立体５２及びブースタ圧縮機２４の両方を所望の回転速度で駆動するのを可能にするように変えることができる。さらに、後方ファン組立体５２は第１の歯車部分３５０に対して回転可能に結合され、ブースタ圧縮機２４は第２の歯車部分３５２に対して回転可能に結合され、また各々は異なる直径を有するので、後方ファン組立体５２及びブースタ圧縮機２４の両方の回転速度は異なり、従ってガスタービンエンジン組立体の全圧縮比をさらに最適化するように変えることができる。

本明細書に記載したガスタービンエンジン組立体は、減速型単回転（ＳＲ）低圧タービンを有する二重反転（ＣＲ）ファン組立体を含む。本組立体は、公知の二重反転低圧タービンに関連した複雑さの少なくとも幾つかを軽減するのを可能にする。より具体的には、本明細書に記載したガスタービンエンジン組立体は、デュアル出力ギヤボックスの第１の出力部を介して単回転低圧タービンに回転可能に結合された前方ファン組立体と、その各々がデュアル出力ギヤボックスを介して低圧タービンによって駆動される後方ファン及びブースタ組立体とを含む。さらに、ギヤボックスは、複数の遊星歯車を含み、各遊星歯車は、後方ファン組立体を駆動する第１の部分と、前方ファン組立体又は後方ファン組立体のいずれかの速度とは異なる速度でブースタ圧縮機を駆動する異なる直径を有する第２の部分とを含む。さらに、本明細書に記載したガスタービンエンジン組立体は、低圧タービンによって生成された出力の約４０％がギヤボックスを介して後方ファン組立体に伝達されるように構成されて、歯車損失を低減するのを可能にする。従って、ギヤボックスが故障した場合、つまり後方ファン組立体が回転を停止した場合でも、前方ファン組立体は、低圧タービンによって直接駆動されるので、作動し続けることになる。

その結果、本明細書に記載したガスタービンエンジン組立体は、ファン効率を増大させ、ファン先端速度を低下させかつ／又はノイズを減少させるのを可能にする。さらに、本明細書に記載したガスタービンエンジン組立体は、二重反転ファン組立体を駆動するための二重反転低圧タービンを含まないので、それに限定されないが、外側回転スプール、回転後部フレーム、第２の低圧タービンシャフト及び低圧タービン外側回転シ−ルのような様々な構成部品が排除され、従ってガスタービンエンジン組立体の全重量が軽減される。さらに、幾つかのガスタービンエンジン用途では、本明細書に記載した方法及び装置を利用して中間タービンフレームを排除することができる。

以上、ファン組立体に結合されたギヤボックスを含むガスタービンエンジン組立体の例示的な実施形態を詳細に説明している。その構成要素は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ各システムの構成要素は、本明細書に記載したその他の構成要素とは独立してかつ別個に利用することができる。本明細書に記載したギヤボックスはまた、前方及び後方ファン組立体を含むその他の公知ガスタービンエンジンと組み合せて使用することもできる。

様々な具体的な実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には明らかであろう。

例示的なタービンエンジン組立体の一部分の断面図。 図１に示す二重反転ファン組立体の一部分の拡大断面図。 図２に示すギヤボックスの端面図。 図３に示すギヤボックスの一部分の側面図。 例示的なタービンエンジン組立体の一部分の断面図。 図５に示すギヤボックスの端面図。 図６に示すギヤボックスの一部分の側面図。

符号の説明

１０ タービンエンジン組立体
１１ 長手方向軸線
１２ コアガスタービンエンジン
１３ フレーム
１４ 低圧タービン
１５ 構造支持部材
１６ 回転ファン組立体
２０ 外側ケーシング
２２ エンジン入口
２４ ブースタ圧縮機
２６ 駆動圧縮機
２８ 燃焼器
３０ 高圧タービン
３２ 第１の回転駆動シャフト
３４ 第２の駆動シャフト
３６ 排出ノズル
５０ 第１のファン組立体
５２ 第２のファン組立体
６０ ロータブレード
６２ ロータブレード
６４ ナセル
６６ ロータディスク
６８ ロータディスク
７０ ロータブレード
７２ ロータディスク
７６ ガイドベーン
７８ ブースタケース
８０ 回転方向
８２ 回転矢印
８４ コーン
８６ 第１の又は前方端部
８８ 第２の又は後方端部
９０ コーン
９２ 第１の又は前方端部
９４ 第２の又は後方端部
１００ ギヤボックス
１０２ ギヤボックスハウジング
１０４ 入力部
１０５ 第１の出力部
１０６ 第２の出力部
１１０ スラスト軸受組立体
１１１ インナレース
１１２ 軸受支持構造体
１１３ 表面
１１４ 内側溝
１１６ アウタレース
１１７ 表面
１１８ 外側溝
１１９ 複数のベアリング
１２０ ローラ軸受組立体
１２２ インナレース
１２３ 表面
１２４ 内側溝
１２６ アウタレース
１２７ 表面
１２８ 外側溝
１２９ 複数のベアリング
１３０ スラスト軸受組立体
１３２ インナレース
１３３ 表面
１３４ 内側溝
１３６ アウタレース
１３７ 表面
１３８ 外側溝
１３９ 複数のローラ
１４０ ローラ軸受組立体
１４２ インナレース
１４３ 表面
１４４ 内側溝
１４６ アウタレース
１４７ 表面
１４８ 外側溝
１４９ 複数のローラ
１６０ 出力部構造体
１６８ 後方ファン前方シャフト
２００ スプラインシステム
２０２ 第１のスプライン組立体
２０４ 第２のスプライン組立体
２０６ 第３のスプライン組立体
２０８ 第４のスプライン組立体
２１０ 第１の部分
２１２ 第２の部分
２３０ 内側部分
２３２ 外側部分
３００ 太陽歯車
３０２ 一組の遊星歯車
３０４ ファスナ
３０６ 軸受組立体
３４０ 直径
３５０ 第１の歯車部分
３５２ 第２の歯車部分
３６０ 直径
３６２ 第２の歯車部分直径

Claims (10)

1. 低圧タービン（１４）に結合された太陽歯車（３００）と前記太陽歯車と互いに噛み合った複数の遊星歯車（３０２）とを含むギヤボックス（１００）を含み、
   前記遊星歯車の各々が、第1の直径（３６０）を有する第１の歯車部分（３５０）と前記第1の直径とは異なる第２の直径（３６２）を有する第２の歯車部分（３５２）とを含む、
   二重反転ファン組立体（１６）。
2. 前記低圧タービン（１４）に結合された第１のファン組立体（５０）と、
   前記第１の歯車部分（３５０）に結合された第２のファン組立体（５２）と、
   前記第２の歯車部分（３５２）に結合されたブースタ圧縮機（２４）と、
   をさらに含む、請求項１記載の二重反転ファン組立体（１６）。
3. 前記第１のファン組立体（５０）が、前記第２のファン組立体（５２）及びブースタ圧縮機（２４）とは異なる回転速度で回転する、請求項２記載の二重反転ファン組立体（１６）。
4. 前記第１の歯車部分（３５０）が、前記第２のファン組立体（５２）が第１の回転速度で回転しまた前記ブースタ圧縮機（２４）が前記第１の回転速度よりも小さい回転速度で回転するように、前記第２の歯車部分（３５２）よりも小さい直径（３６０）を有する、請求項２記載の二重反転ファン組立体（１６）。
5. 前記太陽歯車（３００）が、前記第１のファン組立体（５０）、第２のファン組立体（５２）及びブースタ圧縮機（２４）の少なくとも１つの回転速度に基づいて選択された直径（３４０）を有する、請求項２に記載の二重反転ファン組立体（１６）。
6. 前記太陽歯車（３００）が、前記第１の歯車部分（３５０）とのみ互いに噛み合う、請求項１記載の二重反転ファン組立体（１６）。
7. 前記太陽歯車（３００）が、前記第２の歯車部分（３５２）とのみ互いに噛み合う、請求項１記載の二重反転ファン組立体（１６）。
8. コアタービンエンジン（１２）と、
   前記コアタービンエンジンに結合された低圧タービン（１４）と、
   前記低圧タービンに結合されたギヤボックス（１００）と、
   前記ギヤボックスに結合された二重反転ファン組立体（１６）と、を含み、
   前記ギヤボックスが、太陽歯車（３００）と前記太陽歯車と互いに噛み合った複数の遊星歯車（３０２）とを含み、
   前記遊星歯車の各々が、第1の直径（３６０）を有する第１の歯車部分（３５０）と前記第1の直径とは異なる第２の直径（３６２）を有する第２の歯車部分（３５２）とを含む、
   タービンエンジン組立体（１０）。
9. 前記低圧タービン（１４）に結合された第１のファン組立体（５０）と、
   前記第１の歯車部分（３５０）に結合された第２のファン組立体（５２）と、
   前記第２の歯車部分（３５２）に結合されたブースタ圧縮機（２４）と、
   をさらに含む、請求項８記載のタービンエンジン組立体（１０）。
10. 前記第１のファン組立体（５０）が、前記第２のファン組立体（５２）及びブースタ圧縮機（２４）とは異なる回転速度で回転する、請求項９記載のタービンエンジン組立体（１０）。

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