JP2016511811A - 制動ベルトを備えたスピンドルディスクの圧接用の補助装置および摩擦圧接法 - Google Patents

Abstract

内側面にブッシング（９）と交互に配置されたノッチ（１０）を備えたベルト（７）が、ディスク（５，２）を収容し且つその外周を締め付けるようにディスクの周りに配置される。ブッシング（９）は、ブレード根元部を収容するように設計されたスロットネック（１）を貫通することで、歯（２）に弾性締め付け力を与えると共に、ディスクとロータの他の部品との慣性摩擦圧接中に疲労亀裂が形成されることを阻止する。これらの亀裂は、ディスク（５）の中心部分に対する歯（２）のフィレット接続部（６）において生じる可能性がある。ベルト（７）は、良好な内部粘度と制動特性を持つ弾性ポリマーにより作成される。

Description

本発明の第１の態様は、制動ベルトを備えたブローチ加工されたディスクを圧接用の補助装置に関し、本発明の第２の態様は、関連する摩擦圧接法に関する。

ターボジェットおよびターボプロップエンジンディスクは、多くの場合、互いに摩擦圧接され、特に、ロータの回転軸に対して垂直な組立体の面において慣性摩擦によって作成される。それらは多くの場合、その外周に沿って、ブローチ加工されたスロットを備え、当該スロットの内部には、ブレード根元部が嵌合し、また、スロット端部に配置されたブレード保持フックが嵌合することもある。

この圧接法は非常に高いエネルギーを使用し、ほぼ常に高強度および高周波数振動が生成される。するとスロットの基部と、ブレード保持フックの基部に疲労亀裂が現れる可能性がある。

摩擦圧接のこれらの欠点は既に良く知られており、圧接対象の部品に、これらの振動を制動する要素を関連させることによりこれらの欠点が修正されうることが提案されている。特許文献１および特許文献２は、いくつかの例を開示している。しかし、これらの特許文献による制動装置は、外周スロットを持つディスクの特別な場合では適合せず、最も露出が高い位置、すなわち、スロットを分離する外周歯とスロットの基部で始まるディスクの主要部分との間のフィレット接続部やブレード保持フックの基部における振動疲労による亀裂の進行を防止できない。特許文献３は、本発明による制動要素よりもより複雑な制動要素を開示しており、２つの金属エンドプレートの間に保持された２つのポリマーサイドベルトを備えており、それらはベルトをディスクの側面に保持するために相対的に近付けられる。この先行文献に記載された制動部材は確かに、摩擦圧接されるディスクに関連しているが、この先行文献に開示されたディスクは既にブレードを保持している単一ピースのブリスク（Ｂｌｉｓｋ）である。このため、このディスクは、歯によって分離され、ブレード根元部を収容するブローチ加工されたスロットを有していない。

米国特許出願公開第２００４／１０８３５８号明細書 米国特許出願公開第２０１０／１９３５７２号明細書 米国特許出願公開第２００６／０５１２１１号明細書

本発明は、外周スロットを具備するディスクに適合され、ディスク内のブローチ加工されたスロットを制動振動によって保護するための装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、新規の装置は、粘弾性ポリマーの環状ベルトを備える。当該ベルトは交互に配置されたブッシングとノッチを備え、当該ベルトは、ディスクの外周の周りに締め付けるように配置されたバンデージを備える。当該ブッシングと当該ノッチはバンデージの内側面にある。

ベルトとそのブッシングは、ディスクの歯を部分的に取り囲むと共に、歯の振幅を制限する。理由としては、特に、隣接する一対の歯の間に締め付けられたブッシングは、同位相の振動モードを歯に印加するため、それらの材料の制動特性により振動の振幅を減少させながら高周波数を減少させるためである。半径方向の拘束力によってディスクを包囲する閉じた環状のバンデージの役割は重要であり、制動に寄与する。特許文献３の装置とは異なり、これは単一ピースの装置であるので、容易に製造・使用される。また、バンデージは軽量である。理由の一部としては、サイドベルトをディスクに接触させて保持するために必要であり制動をより困難にする高い慣性を持ちうる金属エンドプレートがないからである。

一つの改良によれば、ベルトは半径方向内側に突出するサイドスカートを備えている。サイドスカートは、圧接工程中に、ブレード保持フックにかかる振動がある場合にそれを減少させながら、ベルトを定位置に保持する。同時に、これらのサイドスカートは、ブローチ加工されたスロットの仕上げ面を、圧接により生じる微小飛沫から保護する。

ポリマーは、ディスクの外周に締め付けるように配置されつつ、後で残留変形せずディスクから取り外されるように、十分な弾性と柔軟性を持っている必要がある。理想的には、ポリマーは、振動振幅を効率良く減少させるために十分な制動特性を有する必要があり、ポリウレタンが提案されうる。

本発明は、ブローチ加工されたディスクを摩擦圧接する方法にも関し、上記した補助装置を用いて、それをディスクの外周に締め付けるように調整し、前記ディスクの外周の周りに形成されたスロットを貫通することで圧接中に前記スロットと交互に配置された前記ディスクの歯の間に圧縮されるブッシングを調整することを特徴とする。

一つの任意選択的で有利な特徴としては、ベルトの半径は、ディスクから外されたときにディスクの外半径よりも３〜２０％小さい。

本発明に係るディスクの概要図である。 自由状態でのベルトの概要図である。 ベルトが嵌合したディスクの詳細図である。 本発明に係るロータ組立体の概要図である。

図１を参照すると、本発明に係るディスクは外周を含み、その外周の周りにおいて、スロット１は、（この場合、歯２と呼ばれる）固体部分と交互に配置されている。スロット１は、ディスクの中心に最も近い拡張された基部と、ネック３を形成するより狭い上方部分を形成する。ブローチは、スロット１内に長手方向または斜めに嵌合されうる。また、フックは、歯２の端面に嵌合されて、後にディスクブレードを保持してもよい。ディスクブレードの根元部は、スロット１内にスライドし、ディスクブレードの先端は相補形のフックと嵌合する。ブレードをスロット１に沿って保持するために、歯２のフック４内およびブレード根元部のフック内にリングが挿入される。この配置構成は既知であるため図示されない。

このディスク形状では、歯２とディスクの主要部分５との間のフィレット接続部６において中央に連続的に亀裂が現れるが、亀裂は、これらフィレット接続部６の側部の、歯２が最も狭いスロット１の基部において開口している位置と、フック４と歯２の間のフィレット接続部において現れる。

図２に示された制動ベルト７は、本発明により圧接中に使用されうる。制動ベルト７は、ポリマーにより作成され、十分な粘弾性を持つため、可撓性と弾性を持ち振動を強度に制動する。ダンピングベルト７は、ディスクの外周に配置されたバンデージ８と、内側面でノッチ１０によって分離されたブッシング９と、半径方向内側に突出する平坦な細片である、バンデージ８の２つの側部上にあるサイドスカート１１と、を備えている。ブッシング９は、ネック３を充填するように歯２の間に貫通する。

バンデージ８は、歯２の外周に配置されているときに、その拡張による拘束力により歯２に対して押し付けられる。ブッシング９は、隣接する歯の間において圧縮され、歯を定位置に保持すると共に、接線方向に締め付ける。これにより、歯２が撓むことをより困難にする。スカート１１は、圧接中にベルト７をディスクの外周に定位置に保持するのに役立つと共に、フック４に圧力と制動を加える。

歯２はディスクの主要部分５への歯のフィレット接続部の周りで容易に曲がらないため、フィレット接続部６はより低いストレスを受けることになり、そこでは疲労亀裂は現れないか、またはそれほど容易に進行しない。

ベルト７は、有利には、ポリウレタン製である。Ｃｏｕｒｂｈａｎｅ ６０Ｒ（登録商標）は、本発明に極めて適した特性、特に制動特性を提供するグレードである。

バンテージ８は、伸張されない状態の内側面の直径がディスクの外側半径（半径は、ノッチ１０と歯２の位置で測定）より３〜２０％小さいときに、良好な制動結果が得られることが分かっている。

図４は、ベルト７の使用を示しており、この場合、ベルト７のうちいくつかは既に互いに組み付けられた同じ数のディスク１２の上に配置されているが、これらのベルトは、図示されていない他のディスクが、事前に得られた組立体に圧接される必要がある限りその位置に残されている。

圧接は、一般的には従来技術により行われる。

１：スロット
２：歯
３：ネック
４：フック
５：主要部分
６：フィレット接続部
７：制動ベルト
８：バンデージ
９：ブッシング
１０：ノッチ
１１：サイドスカート
１２：ディスク

Claims (5)

1. 粘弾性ポリマーの環状ベルト（７）を備えたブローチ加工されたディスクを摩擦圧接するための補助装置であって、
   前記ベルトは、交互に配置されたブッシング（９）とノッチ（１０）を備え、
   前記ベルトは、前記ディスクの外周の周りに締め付けるように配置されるバンデージ（８）を備え、
   前記ブッシング（９）と前記ノッチ（１０）は、前記バンデージ（８）の内側面にあることを特徴とする補助装置。
2. 前記ベルトは、半径方向内側に突出する、前記ベルトの側縁上の平坦な細片（１１）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の補助圧接装置。
3. 前記ポリマーは、ポリウレタンであることを特徴とする請求項１または２に記載の補助圧接装置。
4. ブローチ加工されたディスクの摩擦圧接法であって、請求項１〜３のいずれか一項に記載の補助装置を用いて、前記ディスクの周りに締め付けるように配置された前記バンデージ（８）と、前記ディスクの外周の周りに形成されたスロット（１）を貫通することで圧接中に前記スロットと交互に配置された前記ディスクの歯（２）の間に圧縮されるブッシング（９）とを調整することを特徴とする摩擦圧接方法。
5. 前記ベルトが自由状態であるとき、前記ベルトの内半径は、前記ディスクの外半経よりも３〜２０％小さいことを特徴とする請求項４に記載の圧接方法。

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