JP2012041825A - Driving mechanism for movable vane - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driving mechanism for movable vanes enabling space-saving and weight-reduction.SOLUTION: In the driving mechanism for movable vanes which includes a supporting member 3 with a plurality of vanes 2 arranged thereon and a plurality of spindles 5 provided to the plurality of vanes 2, respectively and each separated and supported axially and turnably to the supporting member 3, and makes the plurality of spindles 5 turn synchronously to move the plurality of vanes 2, at least one of the plurality of spindles 5 is turned by the drive of an actuator 6, and adjacent spindles 5, 5 are mutually connected via a linear member 7 to synchronously turn the plurality of spindles 5 via the linear member 7 by the drive of the actuator 6.

Description

本発明は、ジェットエンジンに適用される可動ベーンの駆動機構に関する。   The present invention relates to a drive mechanism for a movable vane applied to a jet engine.

従来、複数のベーンを同期して可動させる可動ベーンの駆動機構としては、複数のベーンが配置されたケーシングと、複数のベーンにそれぞれ固定されケーシングに回動可能に支持されたスピンドルと、各スピンドルに固定されたレバーアームと、スピンドルの配列位置に隣接してケーシングの外周に配置されレバーアームがそれぞれ回動可能に連結されて周方向に駆動されることにより複数のベーンを同期して可動させる同期リングとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, as a movable vane driving mechanism for moving a plurality of vanes synchronously, a casing in which a plurality of vanes are arranged, a spindle fixed to each of the plurality of vanes and rotatably supported by the casing, and each spindle The lever arms fixed to the spindle and the spindle arm are arranged on the outer periphery of the casing adjacent to the arrangement position of the spindles. A thing provided with a synchronous ring is known (for example, refer to patent documents 1).

特許文献１記載の可動ベーンの駆動機構は、レバーアームが剛性の高い繊維強化プラスチックによって構成されており、従来の金属製のレバーアームに比べて重量が軽減され、部品点数を増やさずに重量を軽減できると共に、部品寿命を長期化することができる。   In the drive mechanism of the movable vane described in Patent Document 1, the lever arm is made of a highly rigid fiber reinforced plastic, and the weight is reduced compared to the conventional metal lever arm, and the weight is increased without increasing the number of parts. It can be reduced, and the component life can be extended.

特開平１１−３３６６９８号公報JP-A-11-336698

しかしながら、上記のような可動ベーンの駆動機構では、レバーアームの重量を軽減することによって機構全体の重量を軽減させているが、複数のベーンを同期して可動させるために同期リングを採用している。この同期リングは、複数のベーンに連結されたレバーアームが全て連結されるものであり、そのサイズは、複数のベーンが配置されたケーシングよりも大きく設定されている。   However, in the movable vane drive mechanism as described above, the weight of the lever arm is reduced to reduce the weight of the entire mechanism, but a synchronization ring is employed to move the plurality of vanes in synchronization. Yes. In this synchronization ring, all the lever arms connected to the plurality of vanes are connected, and the size thereof is set larger than that of the casing in which the plurality of vanes are arranged.

このため、同期リングを適用した機構では、同期リングが回動できるスペースを確保する必要があり、機構全体の配置スペースが増大していた。また、同期リングは、そのサイズが大きく高重量となるため、同期リング自体を軽量化することが考えられるが、同期リングを軽量化してしまうと、自身の回動によって偏心を引き起こす可能性があった。   For this reason, in the mechanism to which the synchronization ring is applied, it is necessary to secure a space in which the synchronization ring can be rotated, and the arrangement space of the entire mechanism is increased. In addition, since the synchronization ring is large and heavy, it may be possible to reduce the weight of the synchronization ring. However, if the synchronization ring is reduced in weight, it may cause eccentricity due to its rotation. It was.

そこで、この発明は、省スペース化することができ、かつ軽量化することができる可動ベーンの駆動機構の提供を目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a drive mechanism for a movable vane that can save space and can be reduced in weight.

請求項１記載の発明は、複数のベーンが配置された支持部材と、前記複数のベーンにそれぞれ設けられ前記支持部材に互いに離間して回動可能に軸支された複数のスピンドルとを備え、前記複数のスピンドルを同期して回動させ前記複数のベーンを可動させる可動ベーンの駆動機構であって、前記複数のスピンドルのうち少なくとも１つは、アクチュエータの駆動によって回動され、前記複数のスピンドルは、隣り合う前記スピンドル同士が互いに線状部材を介して連結されており、前記アクチュエータの駆動によって前記線状部材を介して同期して回動されることを特徴とする。なお、ここでいうアクチュエータとは、モータ等も含む意で用いている。   The invention according to claim 1 includes a support member in which a plurality of vanes are arranged, and a plurality of spindles that are respectively provided on the plurality of vanes and rotatably supported by the support members so as to be spaced apart from each other. A movable vane drive mechanism for rotating the plurality of spindles synchronously to move the plurality of vanes, wherein at least one of the plurality of spindles is rotated by driving of an actuator, and the plurality of spindles The adjacent spindles are connected to each other via a linear member, and are rotated synchronously via the linear member by driving of the actuator. The actuator here is used to include a motor and the like.

この可動ベーンの駆動機構では、複数のスピンドルのうち隣り合うスピンドル同士が互いに線状部材を介して連結されているので、複数のベーンを同期して可動させるためのリングやレバーを廃止して、リングとレバーに必要なスペースを削減することができ、省スペース化することができる。加えて、部品点数を削減することができ、軽量化することができる。   In this movable vane drive mechanism, adjacent spindles among a plurality of spindles are connected to each other via a linear member, so the ring and lever for moving the plurality of vanes in synchronization are eliminated, Space required for the ring and lever can be reduced, and space can be saved. In addition, the number of parts can be reduced and the weight can be reduced.

請求項２記載の発明は、請求項１記載の可動ベーンの駆動機構であって、前記隣り合うスピンドル間には、前記線状部材と当接して前記線状部材に引張力を付与するスペーサが設けられていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the movable vane drive mechanism according to the first aspect, wherein a spacer is provided between the adjacent spindles so as to contact the linear member and apply a tensile force to the linear member. It is provided.

この可動ベーンの駆動機構では、隣り合うスピンドル間に線状部材と当接して線状部材に引張力を付与するスペーサが設けられているので、アクチュエータの駆動によって回動されるスピンドルの回動を全てのスピンドルに確実に伝達することができる。   In this movable vane drive mechanism, a spacer that abuts against the linear member between the adjacent spindles and applies a tensile force to the linear member is provided. It can be reliably transmitted to all spindles.

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の可動ベーンの駆動機構であって、前記複数のスピンドルは、少なくとも３つ以上設けられ、前記線状部材は、前記少なくとも３つ以上のスピンドルに跨って連続する一部材で形成されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the movable vane driving mechanism according to the first or second aspect, wherein the plurality of spindles are provided at least three, and the linear member is the at least three spindles. It is characterized by being formed by one member continuous over the two.

この可動ベーンの駆動機構では、線状部材が少なくとも３つ以上のスピンドルに跨って連続する一部材で形成されているので、１本のベルトなどの部材で複数のスピンドルを連結することができ、部品点数を削減することができる。   In this movable vane drive mechanism, since the linear member is formed of one member continuous across at least three or more spindles, a plurality of spindles can be connected by a member such as one belt, The number of parts can be reduced.

本発明によれば、省スペース化することができ、かつ軽量化することができる可動ベーンの駆動機構を提供することができるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to provide a movable vane drive mechanism that can save space and can be reduced in weight.

本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構の斜視図である。It is a perspective view of the drive mechanism of the movable vane which concerns on embodiment of this invention. （ａ）本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構におけるスピンドルの初期位置の模式図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構におけるスピンドルが時計回り方向に回動したときの模式図である。（ｃ）本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構におけるスピンドルが反時計回り方向に回動したときの模式図である。(A) It is a schematic diagram of the initial position of the spindle in the drive mechanism of the movable vane which concerns on embodiment of this invention. (B) It is a schematic diagram when the spindle in the drive mechanism of the movable vane which concerns on embodiment of this invention rotates clockwise. (C) It is a schematic diagram when the spindle in the drive mechanism of the movable vane which concerns on embodiment of this invention rotates counterclockwise. 本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構の線状部材としてベルトを適用したときの斜視図である。It is a perspective view when a belt is applied as a linear member of the drive mechanism of the movable vane which concerns on embodiment of this invention. 図１に示す可動ベーンの駆動機構のアクチュエータをモータ式のアクチュエータとしたときの斜視図である。It is a perspective view when the actuator of the drive mechanism of the movable vane shown in FIG. 1 is a motor type actuator. 図３に示す可動ベーンの駆動機構のアクチュエータをモータ式のアクチュエータとしたときの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view when the actuator of the movable vane driving mechanism shown in FIG. 3 is a motor-type actuator.

図１〜図５を用いて本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構について説明する。   A movable vane drive mechanism according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構１は、複数のベーン２が配置された支持部材３と、複数のベーン２にそれぞれ設けられ支持部材３に互いに離間して回動可能に軸支された複数のスピンドル５とを備え、複数のスピンドル５を同期して回動させ複数のベーン２を可動させる。   A movable vane drive mechanism 1 according to the present embodiment is supported by a support member 3 on which a plurality of vanes 2 are arranged, and a plurality of vanes 2, which are respectively provided on the support members 3 so as to be rotatable apart from each other. The plurality of spindles 5 are provided, and the plurality of spindles 5 are synchronously rotated to move the plurality of vanes 2.

そして、複数のスピンドル５のうち少なくとも１つは、アクチュエータ６の駆動によって回動され、複数のスピンドル５は、隣り合うスピンドル５，５同士が互いに線状部材としてのワイヤ７を介して連結されており、アクチュエータ６の駆動によってワイヤ７を介して同期して回動される。   At least one of the plurality of spindles 5 is rotated by driving of the actuator 6, and the plurality of spindles 5 are connected to each other through the wires 7 as linear members. The actuator 6 is rotated synchronously via the wire 7 by driving the actuator 6.

また、隣り合うスピンドル５，５間には、ワイヤ７と当接してワイヤ７に引張力を付与するスペーサ９が設けられている。   Further, a spacer 9 is provided between the adjacent spindles 5 and 5 so as to contact the wire 7 and apply a tensile force to the wire 7.

図１，図２に示すように、支持部材３は、環状に形成され、内周側に複数のベーン２が周方向等間隔に配置されている。この複数のベーン２は、支持部材３の外周側に突出された複数のスピンドル５を介して支持部材３に回動可能に支持されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the support member 3 is formed in an annular shape, and a plurality of vanes 2 are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral side. The plurality of vanes 2 are rotatably supported by the support member 3 via a plurality of spindles 5 protruding to the outer peripheral side of the support member 3.

複数のスピンドル５は、複数のベーン２にそれぞれ円柱状に一体的に設けられ、支持部材３の外周側に周方向等間隔に互いに離間して支持部材３に回動可能に軸支されている。この複数のスピンドル５のうち少なくとも１つのスピンドル５には、従動ギヤ１１が設けられている。   The plurality of spindles 5 are integrally provided in a columnar shape on the plurality of vanes 2, and are pivotally supported by the support member 3 so as to be spaced apart from each other at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral side of the support member 3. . A driven gear 11 is provided on at least one of the plurality of spindles 5.

従動ギヤ１１は、支持部材３の外周に配置されたアクチュエータ６によって駆動される駆動ギヤ１３と噛み合っている。この従動ギヤ１１と駆動ギヤ１３との噛み合いにより、１つのスピンドル５が回動され、複数のワイヤ７を介して他のスピンドル５が同期して回動される。なお、支持部材３の周方向に位置をずらした複数箇所のスピンドル５にそれぞれ従動ギヤ１１を設け、各従動ギヤ１１に、個別のアクチュエータによってそれぞれ駆動される駆動ギヤ１３を噛み合わせてもよい。この場合、従動ギヤ１１は、例えば、支持部材３の中心を挟んで対向する箇所（支持部材３の周方向に180度位置をずらした箇所）の各スピンドル５に設けることとしてもよい。また、この場合、各アクチュエータは同期して駆動するものとする。   The driven gear 11 meshes with a drive gear 13 driven by an actuator 6 disposed on the outer periphery of the support member 3. One spindle 5 is rotated by the meshing of the driven gear 11 and the drive gear 13, and the other spindle 5 is rotated synchronously via the plurality of wires 7. It should be noted that the driven gears 11 may be provided on a plurality of spindles 5 whose positions are shifted in the circumferential direction of the support member 3, and the driven gears 11 may be engaged with the driven gears 11 respectively driven by individual actuators. In this case, for example, the driven gear 11 may be provided on each spindle 5 at a location (a location shifted by 180 degrees in the circumferential direction of the support member 3) that faces the center of the support member 3. In this case, each actuator is driven synchronously.

複数のワイヤ７は、金属材料からなり、隣り合うスピンドル５，５間にそれぞれ端部が固定され、隣り合うスピンドル５，５同士を互いに連結させている。なお、ワイヤ７のスピンドル５に対する固定方法としては、例えば、スピンドル５を径方向に貫通する孔部を設け、この孔部にワイヤ７を通した後、スピンドル５の孔部を覆うキャップをスピンドル５の先端に被せてワイヤ７の端部をカシメる方法が好ましいが、ワイヤ７の端部を直接スピンドル５に対して圧入や溶接などの固定手段によって固定してもよく、その方法は種々の形態を採ることができる。このワイヤ７には、スペーサ９によって引張力が付与される。   The plurality of wires 7 are made of a metal material, and their ends are fixed between the adjacent spindles 5 and 5, and the adjacent spindles 5 and 5 are connected to each other. As a method for fixing the wire 7 to the spindle 5, for example, a hole that penetrates the spindle 5 in the radial direction is provided, and after passing the wire 7 through this hole, a cap that covers the hole of the spindle 5 is attached to the spindle 5. Although the method of crimping the end of the wire 7 by covering the tip of the wire 7 is preferable, the end of the wire 7 may be directly fixed to the spindle 5 by fixing means such as press-fitting or welding. Can be taken. A tensile force is applied to the wire 7 by the spacer 9.

スペーサ９は、支持部材３の外周側において、隣り合うスピンドル５，５間にそれぞれ支持部材３と一体的に設けられ、ワイヤ７と当接してワイヤ７に引張力を付与している。このスペーサ９によって引張力が付与された複数のワイヤ７は、アクチュエータ６によって駆動されるスピンドル５の回動を他のスピンドル５に対して確実に伝達させることができる。   The spacer 9 is integrally provided with the support member 3 between adjacent spindles 5 and 5 on the outer peripheral side of the support member 3, and abuts against the wire 7 to apply a tensile force to the wire 7. The plurality of wires 7 to which a tensile force is applied by the spacer 9 can reliably transmit the rotation of the spindle 5 driven by the actuator 6 to the other spindles 5.

このように構成された可動ベーンの駆動機構１は、隣り合うスピンドル５，５が、図２（ａ）に示す初期位置から時計回り方向に回動する場合はワイヤ７とスペーサ９とによって図２（ｂ）に示すように回動され、反時計回り方向に回動する場合はワイヤ７とスペーサ９とによって図２（ｃ）に示すように回動される。このような回動が隣り合う全てのスピンドル５，５間で行われることにより、全てのスピンドル５が同期して回動され、複数のベーン２を同期して回動させることができる。   The movable vane drive mechanism 1 configured as described above has a wire 7 and a spacer 9 in FIG. 2 when the adjacent spindles 5 and 5 are rotated clockwise from the initial position shown in FIG. When it rotates as shown in FIG. 2B and rotates counterclockwise, it is rotated by the wire 7 and the spacer 9 as shown in FIG. By performing such rotation between all the adjacent spindles 5 and 5, all the spindles 5 are rotated in synchronization, and the plurality of vanes 2 can be rotated in synchronization.

このような可動ベーンの駆動機構１では、複数のスピンドル５のうち隣り合うスピンドル５，５同士が互いにワイヤ７を介して連結されているので、複数のベーン２を同期して可動させるためのリングやレバーを廃止して、リングとレバーに必要なスペースを削減することができ、省スペース化することができる。加えて、部品点数を削減することができ、軽量化することができる。   In such a movable vane drive mechanism 1, the adjacent spindles 5, 5 of the plurality of spindles 5 are connected to each other via the wires 7, so that a ring for moving the plurality of vanes 2 in synchronization is provided. The space required for the ring and lever can be reduced by eliminating the lever and lever, and space can be saved. In addition, the number of parts can be reduced and the weight can be reduced.

また、リングとレバーで構成された機構では、例えば、リングが老朽化した場合にリングを交換して全てのレバーを新しいリングに組付けなければならなかったが、可動ベーンの駆動機構１では、複数のスピンドル５の隣り合うスピンドル５，５間が複数のワイヤ７によって連結されているので、１つのワイヤ７が老朽化した場合にその部分の部品交換を行えばよく、メンテナンスに掛かるコストを低コスト化することができる。   Further, in the mechanism composed of a ring and a lever, for example, when the ring is aged, the ring must be replaced and all the levers must be assembled to a new ring. Since adjacent spindles 5 and 5 of a plurality of spindles 5 are connected by a plurality of wires 7, if one wire 7 is aged, it is only necessary to replace parts of that portion, thereby reducing maintenance costs. Cost can be increased.

さらに、隣り合うスピンドル５，５間にワイヤ７と当接してワイヤ７に引張力を付与するスペーサ９が設けられているので、アクチュエータ６の駆動によって回動されるスピンドル５の回動を全てのスピンドル５に確実に伝達することができる。   Further, since the spacer 9 is provided between the adjacent spindles 5 and 5 so as to abut against the wire 7 and apply a tensile force to the wire 7, the rotation of the spindle 5 that is rotated by the driving of the actuator 6 can be controlled. Transmission to the spindle 5 can be ensured.

なお、本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構１では、隣り合うスピンドル５，５間をワイヤ７によって連結しているが、図３に示す可動ベーンの駆動機構１０１のように、線状部材としてのベルト１０３としてもよい。このベルト１０３は、複数の線状部材が連続する一部材で形成された部材として機能している。このベルト１０３の表面は、スピンドル５と当接したときの摩擦力を強化するようにされており、ベルト１０３を複数のスピンドル５に当接させることによって、ベルト１０３を介して複数のスピンドル５に動力を伝達することができる。このため、スピンドル５に対して上記のような固定手段を用いてベルト１０３を固定する必要がない。なお、ベルト１０３による複数のスピンドル５への動力の伝達は、摩擦の他に、歯車と歯の噛み合いで行うように構成してもよい。   In the movable vane drive mechanism 1 according to the embodiment of the present invention, the adjacent spindles 5 and 5 are connected by the wire 7. However, like the movable vane drive mechanism 101 shown in FIG. The belt 103 may be used as a shape member. The belt 103 functions as a member formed by a single member in which a plurality of linear members are continuous. The surface of the belt 103 is designed to reinforce the frictional force when it comes into contact with the spindle 5. When the belt 103 is brought into contact with the plurality of spindles 5, it is applied to the plurality of spindles 5 through the belt 103. Power can be transmitted. For this reason, it is not necessary to fix the belt 103 to the spindle 5 using the fixing means as described above. Note that power transmission to the plurality of spindles 5 by the belt 103 may be performed by meshing gears and teeth in addition to friction.

また、アクチュエータ６を、図４，図５に示すように、モータ式のアクチュエータ１０５とすることもできる。このアクチュエータ１０５では、アクチュエータの構造を簡素化することができ、さらに省スペース化を図ることができる。このとき、アクチュエータ１０５のモータは電動モータでもよいし、油圧モータでもよい。   The actuator 6 may be a motor-type actuator 105 as shown in FIGS. In the actuator 105, the structure of the actuator can be simplified and further space saving can be achieved. At this time, the motor of the actuator 105 may be an electric motor or a hydraulic motor.

さらに、支持部材を環状としているが、これに限らず、平らな平面を有する支持部材の平面上に軸支された複数のスピンドル（ベーン）の隣り合うスピンドル間を線状部材によって連結し、複数のベーンを同期して回動させる構成としてもよい。   Furthermore, although the support member is annular, the present invention is not limited to this, and adjacent spindles of a plurality of spindles (vanes) pivotally supported on the plane of the support member having a flat plane are connected by linear members. It is good also as a structure which rotates this vane synchronously.

１…可動ベーンの駆動機構
２…ベーン
３…支持部材
５…スピンドル
６…アクチュエータ
７，１０３…ワイヤ，ベルト（線状部材）
９…スペーサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive mechanism of movable vane 2 ... Vane 3 ... Support member 5 ... Spindle 6 ... Actuator 7, 103 ... Wire, belt (linear member)
9 ... Spacer

Claims (3)

複数のベーンが配置された支持部材と、前記複数のベーンにそれぞれ設けられ前記支持部材に互いに離間して回動可能に軸支された複数のスピンドルとを備え、前記複数のスピンドルを同期して回動させ前記複数のベーンを可動させる可動ベーンの駆動機構であって、
前記複数のスピンドルのうち少なくとも１つは、アクチュエータの駆動によって回動され、前記複数のスピンドルは、隣り合う前記スピンドル同士が互いに線状部材を介して連結されており、前記アクチュエータの駆動によって前記線状部材を介して同期して回動されることを特徴とする可動ベーンの駆動機構。 A plurality of vanes disposed thereon, and a plurality of spindles provided on the plurality of vanes and pivotally supported by the support members so as to be spaced apart from each other, and the plurality of spindles are synchronized with each other. A movable vane drive mechanism for rotating and moving the plurality of vanes,
At least one of the plurality of spindles is rotated by driving an actuator, and the adjacent spindles are connected to each other via a linear member, and the line is driven by driving the actuator. A drive mechanism for a movable vane, wherein the movable vane is rotated synchronously via a member. 請求項１記載の可動ベーンの駆動機構であって、
前記隣り合うスピンドル間には、前記線状部材と当接して前記線状部材に引張力を付与するスペーサが設けられていることを特徴とする可動ベーンの駆動機構。 A drive mechanism for a movable vane according to claim 1,
A drive mechanism for a movable vane, wherein a spacer is provided between the adjacent spindles so as to contact the linear member and apply a tensile force to the linear member. 請求項１又は２記載の可動ベーンの駆動機構であって、
前記複数のスピンドルは、少なくとも３つ以上設けられ、前記線状部材は、前記少なくとも３つ以上のスピンドルに跨って連続する一部材で形成されていることを特徴とする可動ベーンの駆動機構。 A drive mechanism for a movable vane according to claim 1 or 2,
The plurality of spindles are provided with at least three or more, and the linear member is formed by a single member extending across the at least three or more spindles.
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