(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
中空であり回転軸(R−R’)を有するピニオンシャンク(22)を有するピニオン(2)を備える、航空機の補機駆動システムの要素を潤滑するための装置(1)であって、前記装置(1)がまた、
ピニオンシャンク(22)の内部に配置され、回転軸(R−R’)に沿って延在するシャフト(23)と、
オイルの移動を可能にする、シャフト(23)とピニオンシャンク(22)との間の空間(E)と、
ピニオンシャンク(22)の第1の端部(22a)で前記空間(E)に向かって配置されたオイルリザーバ(31)と、
ピニオンシャンク(22)の第2の端部(22b)で空間(E)に向かって配置されたオイル出口ダクト(42、421)と、
を備え、
ピニオンシャンク(22)およびシャフト(23)が、一緒にポンプを形成し、シャフト(23)の周りのピニオンシャンク(22)の回転によりオイルリザーバ(31)からオイル出口ダクト(42、421)に向かってオイルを駆動するように協働し、オイル出口ダクトは、ピニオンに通じ、それが潤滑されるようになっていることを特徴とする、装置。
ピニオンシャンク(22)が、円筒形チューブの内部で螺旋(25)がシャフト(23)に向かって半径方向に延在し、回転軸(R−R’)と平行な方向にシャフト(23)に巻き付いて配置される、円筒形チューブの形状を有し、
シャフト(23)が、円筒形である、
請求項1に記載の装置。
螺旋(24、25)の半径方向延長部分(e、e’)が、シャンク(22)とシャフト(23)との間の距離(d、d’)よりも小さい、請求項3から4のいずれか一項に記載の装置。
圧送されたオイルの圧力が増加することになるように、螺旋(24、25)のピッチ(L、L’)が、第1の端部(22a、23b)と第2の端部(22b、23b)との間で減少する、請求項3から5のいずれか一項に記載の装置。
請求項1から9のいずれか一項に記載の装置(1)を備え、またケーシング(5)および/またはカバー(51)を備え、カバーが装置の回転軸(R−R’)のところにある、アセンブリ。
請求項10から12のいずれか一項に記載のアセンブリを備え、補機駆動システムに動力を供給しピニオン(2)が回転駆動されるようになっているタービンエンジンの形式の推進ユニットをさらに備える、ユニット。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述の制限を補償するために、本発明は、中空であり回転軸を有するピニオンシャンクを有するピニオンを備える、航空機の補機駆動システムの要素を潤滑するための装置であって、前記装置がまた、
ピニオンシャンクの内部に配置され、回転軸に沿って延在するシャフトと、
オイルの移動を可能にする、シャフトとピニオンシャンクとの間の空間と、
ピニオンシャンクの第1の端部で前記空間に向かって配置されたオイルリザーバと、
ピニオンシャンクの第2の端部で空間に向かって配置されたオイル出口ダクトと、
を備え、
ピニオンシャンクおよびシャフトが、一緒にポンプを形成し、シャフトの周りのピニオンシャンクの回転によりリザーバからオイル出口ダクトに向かってオイルを駆動するように協働することを特徴とする、装置を提案する。
【0009】
この種の装置は、航空機の推進ユニットによって動力が供給される伝統的なシステムに相補的なポンプを構成する。これは、オイルを圧送するように、したがって要素の潤滑を行うように、推進ユニットが止められる場合の特定の要素の回転慣性、ならびに、停止される場合または飛行中に流体機械的作用により運動に投入されるべきそれらの能力を十分に利用する。
【0010】
本発明は、航空機のオイル供給が遮断される場合に駆動チェーンの要素(特にピニオン)を潤滑するための相補的な供給源を構成し、それにより航空機の要素の劣化(焼き付き、等)が防止される。
【0011】
潤滑システムおよび/またはポンプの伝統的なものに相補的なこの潤滑モードは、いくつかの利点を有する。
【0012】
この相補的な潤滑油供給源はまた、補給物として作用し、したがって、それ自体、伝統的な潤滑システムおよび/またはポンプの一助となり得る。
【0013】
最後に、伝統的な潤滑システムの故障または機能不全(漏れ、ポンプまたは潤滑システムの停止、等)の場合には、この相補的な潤滑油供給源は、こうして代替物として作用し、伝統的な潤滑システムおよび/またはポンプによってもはや供給されない潤滑油を少なくとも部分的に置き換えることができる。
【0014】
本発明はまた、単独でまたは組み合わさって得られる以下の特徴を含む。すなわち、
第1の実施形態、そこでは、
ピニオンシャンクは、螺旋状中空部分を有し、
シャフトは、螺旋状中空部の形状に相補的な形状を有する偏心ねじを形成し、
ポンプが、モーノ(Moineau)(偏心ねじ)型式のものであり、
第2の実施形態、そこでは、
ピニオンシャンクは、中空の円筒形チューブの形状を有し、
シャフトは、ピニオンシャンクに向かって半径方向に延在し、回転軸と平行な方向にシャフトに巻き付くねじ山の形状の螺旋を備え、
ポンプは、アルキメデススクリュー式のポンプであり、
第3の実施形態、そこでは、
ピニオンシャンクは、円筒形チューブの内部で螺旋がシャフトに向かって半径方向に延在し、回転軸と平行な方向にシャフトに巻き付いて配置される、円筒形チューブの形状を有し、
シャフトは、円筒形であり、
螺旋の半径方向延長部分は、シャンクとシャフトとの間の距離よりも小さく、
螺旋のピッチは、一定であり、
圧送されたオイルの圧力が増加することになるように、螺旋のピッチは、第1の端部と第2の端部との間で減少し、
オイル出口ダクトは、潤滑されるべき位置で、たとえばピニオンの上部でオイルを放出し、
出口ダクトは、加圧下でオイルを噴霧するか、または一滴ずつ重力により動作するノズルに接続される。
【0015】
本発明はまた、前述のような装置を備え、またケーシングおよび/またはカバーを備え、カバーが、装置の回転軸のところにある、アセンブリに関する。
【0016】
本発明はまた、単独でまたは組み合わさって得られる以下の特徴を含む。すなわち、
オイルリザーバは、ケーシングにまたはカバーに一体化されるコレクタまたはポケットであり、
リザーバは、ケーシング内のオイルの流れによって供給される。
【0017】
本発明は、前述のようなアセンブリを備え、補機駆動システムに動力を供給しピニオンが回転駆動されるようになっているタービンエンジンの形式の推進ユニットをさらに備える、ユニットに関する。
【0018】
最後に、本発明は、前述のような装置、アセンブリ、またはユニットを備える航空機に関する。
【0019】
本発明の他の特徴、目的、および利点は、単に例示的であり限定的でない、添付の図面を参照して読まれなければならない以下の説明によって明らかにされるであろう。
【発明を実施するための形態】
【0021】
図1から
図6においては、装置1の異なる実施形態が示されている。
【0022】
装置1は、ピニオン2が回転軸R−R’を中心として回転駆動されるようになっているピニオン歯21を有する、ピニオン2を備える。ピニオンによって回転軸上の任意の歯車が示されている。
【0023】
ピニオン歯21は、取付けによって、または一体的に形成されることによって、回転軸R−R’に沿って延在する中空のピニオンシャンク22(以下「シャンク」と称される)と一緒にしっかりと取り付けられる。ピニオンシャンクは、その中心を通して回転軸が通過するピニオンの中央部分であり、ピニオン歯を備えるディスクを支持する。
【0024】
ピニオン2は、通常、AGBの動力駆動チェーンに配置され、前記ピニオン2は、比率低減もしくは伝達ステップ中にたとえば補機(または機器)を駆動するかまたは中間要素を構成することを意味する。AGBは、航空機の推進ユニットによってそれ自体駆動される。前記推進ユニットは、タービンエンジンであることが好ましい。
【0025】
シャフト23は、回転軸R−R’に沿って中空のピニオンシャンク22の内部に配置される。シャンク22およびシャフト23は、それらの間に空間Eが存在するように配置される。
【0026】
シャンク22の回転により、シャフト23およびシャンク22は、圧送手段を形成し、オイルを駆動するように協働する。空間Eは、以下で分かるであろうように、ピニオンシャンクの回転を利用することによって圧送中にオイルの移動を可能にする。
【0027】
オイルリザーバ31は、空間Eに向かって、シャフト23の第1の端部23aに、およびシャンク22の第1の端部22aに配置される。オイルリザーバ31により、空間Eにオイルを供給することができる。オイルリザーバ31は、以下に詳細に説明されることになる。
【0028】
シャフト23の第2の端部23bに、およびシャフト22の第2の端部22bに、やはり空間Eに向かって、オイル出口ダクト42が、圧送されたオイルを回収するように配置され、必要に応じて加圧される。
【0029】
オイル出口ダクト42は、重力が流れに有利に働くように、シャフトの下部に配置されることが好ましい。
【0030】
オイル出口ダクト42は、さまざまな場所に通じることができる。1つの実施形態においては、オイルダクト42は、ピニオン2に通じ、これが潤滑されるようになっている。他の実施形態においては、オイルダクト42は、軸受6または他の軸受などの、潤滑されるべき他の位置に通じる。ダクト42は以下に詳細に説明されることになり、異なる実施形態が説明されることになる。
【0031】
シャンク22の回転により、圧送手段を形成するシャフト23およびシャンク22は、オイルリザーバ31からオイル出口ダクト32に向かってオイルを移動させる。前述のように、この移動は、加圧を伴う場合もある。
【0032】
装置1は、特にオイル噴霧から航空機の他の要素を保護するケーシング5に限定することなく一体化される。たとえばねじ止めによってケーシング5にしっかりと取り付けられるカバー51が、装置1の端部に配置され得る。あるいは、カバー51は、ケーシング5と同じ部分の一部を形成することができる。ピニオン2(より正確にはシャンク22)およびシャフト23は、ケーシング5および/またはカバー51によって定位置に保持されることが好ましい。そのために、軸受6が、装置1の端部に設けられ、ピニオン2を支持しながら装置1の回転を可能にする。特に、オイルリザーバ31側に配置されるシャンク22の第1の端部22a、およびオイル出口ダクト42側に配置されるシャンク22の第2の端部22bは、前記軸受6によって担持される。
【0033】
あるいは、カンチレバーの実施形態においては、シャンク22の1つの端部22a、22bのみが、軸受6によって担持され得る。
【0034】
現在のところ、装置1の圧送システムの異なる実施形態が、説明されることになる。
【0035】
モーノ(偏心ねじ)型ポンプ
この第1の実施形態においては、中空のピニオンシャンク22およびシャフト23が、モーノ型のポンプを形成する(
図1を参照されたい)。
【0036】
中空のピニオンシャンク22は、螺旋形状を有し、シャフトは、シャンク22の中空螺旋に相補的な形状を有する偏心螺旋シャフトである。シャフトがピニオンシャンクに挿入されると、空間Eは、密封キャビティE1、E2(肺胞(alveoli)と呼ばれることがある)の二重鎖を構成する。シャンク22がシャフト23の外側で回転すると、偏心螺旋シャフト23の形状は、ピニオンシャンク22の螺旋形状と、形状もしくは容積を変えることなく、ポンプのシャフト23およびシャンク22に沿った肺胞の動きと協働し、それにより、オイルリザーバ31からオイル出口ダクト42に向けてオイルが移送される。
【0037】
この実施形態においては、移動する密封キャビティE1およびE2のために、オイルリザーバ31は、通常、空間Eの上部に排出する噴出口(spout)311を備える。
【0038】
シャフト22のおよびシャンク21の構造は、ピニオン2がポンプを駆動する場合に肺胞がリザーバ31から出口ダクト42に向かって移動されるように作られる。
【0039】
この実施形態においては、シャフト23の螺旋偏心、およびシャンク22によって回転駆動されることにより、シャフト23の両方の端部23a、23bは、回転軸R−R’に平行な平面内で直線的に並進運動する(
図2を参照されたい)。
【0040】
この運動を可能にするために、ケーシング5および/またはカバー51は、ノッチ52を設けることができる。ノッチ52内のこれらの並進部で密封を確実にするために、シールが配置される(図示せず)。
【0041】
シャフト23の第2の端部23bにおいて、オイルは、オイル出口ダクト42の方へ向けられなければならない。ケーシング5は、この目的に適合されることが好ましい。
【0042】
ポンプの動作は、容積式であると言われている。加圧がないか、または低加圧しかない。
【0043】
ポンプは、不連続な大量の流体を送出する。
【0044】
アルキメデススクリュー式のポンプ
この第2の実施形態においては、中空のピニオンシャンク22およびシャフト23は、アルキメデススクリュー式のポンプを形成する(
図3を参照されたい)。
【0045】
中空のピニオンシャンク22は、円筒形チューブを形成し、シャフト23は、回転軸R−R’を中心とする円筒形チューブである。シャフト23は、たとえばねじ山の形で回転軸R−R’に沿ってシャフト23に巻き付く、その外面上でシャンク22の方向に半径方向に延在する螺旋24を備える。
【0046】
シャフト23は、装置1に固定されるが、シャンク22は回転する。このために、シャフト23は、(
図3に示されるように)第1の端部23aの側にまたは第2の端部23bの側に、ケーシング5またはカバー51にしっかりと取り付けられ、シャンク22は、ピニオン歯21によって駆動される。シャンク(ステータ)が固定され、シャフト(ロータ)が回転している伝統的なスクリュー式ポンプと比較すると、この場合、ポンプは、反転されている。それにもかかわらず、シャフト23に対するシャンク22の相対運動は、同じままであり、ポンプは同様に機能する。シャフト23は、ケーシング5に取り付けられるか、または一体的にそれと一緒に形成され得る。
【0047】
この実施形態においては、通常、シャンクは、シャフト23の第1の端部23aよりももっと先に軸R−R’に沿って軸方向に延在され、したがって、リザーバは、空間Eに直接的に排出することができる。
【0048】
螺旋24の巻き方向は、ピニオン22の所与の回転に対して、装置がリザーバ31からオイル出口ダクト32の方へポンプとして実際に作用するように選択される。
【0049】
示された「e」は、螺旋24の半径方向延長部分であり、「d」は、シャフト23とシャンク22との間の距離であり、「L」は、回転軸R−R’に平行な軸に沿った2つの螺旋24の間のピッチである(
図4を参照されたい)。
【0050】
1つの好ましいタイプの変形形態によれば、半径方向延長部分eは、距離dよりも小さく、したがって、シャンク22の内部表面に自由隙間が残る。回転軸R−R’に垂直な平面に沿って、空間Eは、それゆえにいくつかの部分に分割されない。
【0051】
シャンク22の回転および遠心力により、オイルは、シャンク22の内部表面に押し付けられる。したがって、オイルがすべて、螺旋24によって直接駆動されるわけではない。螺旋24は、オイルの移動に有利に働くのに寄与し、この場合、オイルの粘性が、駆動による移動を可能にする。
【0052】
第2のタイプの変形形態によれば、ピッチLのいくつかの値が、選択され得る。
【0053】
第1の場合においては、2つの螺旋24の間のピッチLは一定である。
【0054】
第2の場合においては、2つの螺旋24の間のピッチLは、オイル出口ダクト42に近づくにつれて減少される。減少は、シャフト23に沿って進行することが好ましい(
図4を参照されたい)。
【0055】
この減少は、オイルの圧力の増加を可能にする。
【0056】
適合したスクリューポンプ
この第3の実施形態においては、中空のピニオンシャンク22およびシャフト23が、再びスクリューポンプを形成する(
図5を参照されたい)。
【0057】
中空のピニオンシャンク22は、円筒形チューブを形成し、シャフト23は、回転軸R−R’を中心とする円筒形チューブである。中空のピニオンシャンク22は、たとえばねじ山の形で、回転軸R−R’に沿ってシャンク22の内面に巻き付きながらシャフト23の方向に半径方向に延在するその内面に螺旋25を備える。
【0058】
シャフト23は、装置1に固定されるが、シャンク22は回転する。このために、シャフト23はケーシング5またはカバー51にしっかりと取り付けられ、シャンク22は、ピニオン歯によって駆動される。
【0059】
この実施形態においては、通常、シャンクは、シャフト23の第1の端部23aよりももっと先に軸R−R’に沿って軸方向に延在され、したがって、リザーバは、空間Eに直接的に排出することができる。
【0060】
螺旋24の巻き方向は、ピニオン22の所与の回転に対して、装置がリザーバ31からオイル出口ダクト32の方へポンプとして実際に作用するように選択される。
【0061】
示された「e’」は、螺旋24の半径方向延長部分であり、「d’」は、シャンク22とシャフト23との間の距離であり、「L’」は、回転軸R−R’に平行な軸に沿った2つの螺旋25の間のピッチである(
図6を参照されたい)。
【0062】
第1の好ましいタイプの変形形態によれば、半径方向延長部分e’は、距離d’よりも小さく、したがって、シャフト23に自由隙間が残る。回転軸R−R’に垂直な平面に沿って、空間Eは、それゆえにいくつかの部分に分割されない。
【0063】
シャンク22の回転および遠心力により、オイルは、シャンク22の内部表面に押し付けられる。その結果、大部分のオイルは、螺旋25によって直接駆動される。シャフト23により近い残りのオイルは、本質的に粘性によって駆動される。
【0064】
同じ第2のタイプの変形形態によれば、ピッチL’のいくつかの値が選択され得る。
【0065】
第1の場合においては、2つの螺旋25の間のピッチL’は一定である。
【0066】
第2の場合においては、2つの螺旋25の間のピッチL’は、オイル出口ダクト42に近づくと減少される。減少は、シャンク22に沿って進行することが好ましい(
図6を参照されたい)。
【0067】
この減少により、オイルの圧力が増加されるようになっている。
【0068】
スクリュー(アルキメデス式および適合式)を用いる2つの実施形態においては、
図4、
図6に示されるねじ山の螺旋24、25の輪郭は、限定的ではない。これは、凹凸状のまたは非二等辺三角形の形状をとることができ、ねじ山の螺旋24、25は、特にオイル出口ダクト42の方向に傾斜していることによって、オイルの流れ方向に有利に働く形状を有し得ることを意味する。
【0069】
そのうえ、オイルの粘性に起因して、螺旋24、25は、本質的に全体にわたる駆動の役割を有する。
【0070】
現在のところ、装置の特定の要素がより詳細に説明されることになる。これらの要素は、すべての実施形態に適用される。
【0071】
リザーバ31が前記空間Eの中に排出することができるように、シャンク22の第1の端部22aは、シャフト23の第1の端部23aよりももっと先に、軸R−R’に沿っておよびオイルリザーバ31の方向に軸方向に延在され、したがって、リザーバ31の一部は、排出ゾーンZを画定するようにシャンク22の円筒によって画定される容積の中に貫入する。加えて、装置1が航空機に設置される場合は、オイルリザーバ31は、重力により前記空間Eの中に排出することができるように、シャフト23とシャンク22との間に画定される空間Eよりも高く少なくとも一部は配置される。
【0072】
あるいは、シャフト23およびシャンク22は、排出ゾーンZに同様の長さを有することができ、すなわち、シャンク22およびシャフト23の第1の端部22a、23aは、実質的に同じ場所で終端される。この場合は、オイルリザーバ31は、シャンク22とシャフト23との間の空間Eの中に貫入する噴出口311を備えることができる。好ましくは、噴出口311は、空間Eの上部に排出する。
【0073】
オイルリザーバ31は、通常、ポケットまたはコレクタの形をとっている。オイルリザーバ31は、ケーシング5またはカバー51の中に一体化されることが有利である。
【0074】
オイルリザーバ31に供給することは、ケーシング5の内部にオイルを流出することによって達成され得る。実際、ピニオン2の潤滑は、オイル噴霧を遠心力によってケーシング5の壁に押しやる。このように噴霧されたオイル滴は、壁に沿って流出し、オイルリザーバ31を形成するコレクタで回収される。
【0075】
あるいは、たとえば専用ノズルを使って、オイルリザーバ31に特定の供給を行うことが可能である。オイルリザーバ31は、推進ユニットが停止した場合に潤滑を継続させることができるように十分な量のオイルを収容するように寸法決めされることが好ましい。
【0076】
より一般的には、リザーバ31は、オイル供給によって置き換えられ得る。それにもかかわらず、オイルのストックを有することが好ましい。
【0077】
オイル出口ダクト42は、ケーシング5の一部を形成することができる。オイル出口ダクト42の動作の2つの主たるモードを区別することが可能である。一般に、オイルダクト42は、回収部421、伝達部422、および排出部423を備えることができる。
【0078】
回収部421は、重力流を利用するように、実質的に同じ高さに、およびシャンク22の下部でシャンク22の第2の端部22bに向かって位置していることが好ましい。
【0079】
シールのシステム(図示せず)が、漏れを制限するように接合点に設けられる。
【0080】
第1の実施形態においては、伝達部422は、重力流によってピニオン2を潤滑するように、オイルをピニオンの上部に持ち上げ、そこにオイルを一滴ずつ排出する。したがって、非常に高い圧力によってオイルを持ち上げる必要はなく、伝達部422の静圧に打ち勝つだけで十分である。第1の実施形態は、モーノ(偏心ねじ)型ポンプの実施形態に使用されることが好ましい。
【0081】
第2の実施形態においては、オイルが加圧される場合に、排出部423は、ピニオン2にオイルを噴霧するノズル7を備えることができる。噴霧は、通常、ピニオン2の下部で達成される。
【0082】
第2の実施形態は、スクリュー式ポンプの特定の変形形態と同様に、オイルがポンプによって加圧されるときに使用され得る。
【0083】
オイル出口ダクト42はまた、軸受6、またはAGBに、より一般的には潤滑を必要とする任意の位置に存在する、任意の他の軸受を潤滑することに寄与することができる。
【0084】
あるいは、オイル出口ダクト42は、AGBの他の要素を潤滑するようにケーシング5を通過することができる。
【0085】
本システムの構造および複雑な圧力レベルに起因して、本発明は、特に、ピニオン2の近接している局所的な潤滑に適切である。近接とは、装置1がオイルをこの距離全体にわたって移動させ得るような距離を意味する。本発明の有利な実施形態によれば、ピニオン2がそれを潤滑する装置1に供給するので、それは自己潤滑でさえある場合もある。
【0086】
潤滑される要素にかかわらず、潤滑は、一滴ずつ注ぐことによって、または(たとえばノズルによって)加圧下でオイルを噴霧することによって行われ得る。
【0087】
本発明は、ピニオン2の任意の寸法に適用される。実際に、中空のピニオンシャンク22と一体化されるポンプの原理は、任意のタイプのシャンク22およびシャフト23の直径に一般化され得る。
【0088】
同様に、ポンプを構成する要素の寸法(シャフトの直径、螺旋の数、等)は、必要に応じて適合され得る。
【0089】
補機駆動システムにおいては、いくつかの装置1が互いに供給され、互いに噛み合う。
【0090】
特に、装置1により、動力を伝達し、かつ/または補機に供給する比率を低減することができる。