JP2017078408A - 可変ピッチファンブレード保持システム - Google Patents
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Abstract
【課題】ガスタービンエンジンの可変ピッチファンブレードのための保持システムを提供する。
【解決手段】可変ピッチファン３８は、ピッチ軸Ｐを定めかつ半径方向内端でトラニオン機構９２に取り付けられたファンブレード４０を含む。可変ピッチファン３８は、ディスクセグメント９０を有するディスク４２を含み、トラニオン機構は、ディスクセグメントを貫通して延びる。キー１１０は、トラニオン機構の基部１２６に定められたキースロット１２８の中に配置され、ディスクセグメントの支持部材に隣接して配置される。キーは、キーとキースロットとの間に第１の接触線１３０を定めかつキーと支持部材との間に第２の接触線１３２を定める。第１及び第２の接触線はそれぞれ第１の接触基準線１３４及び第２の接触基準線１３６を定める。第１及び第２の接触基準線は、ファンブレード４０のピッチ軸Ｐに対して０度よりは大きく９０度よりは小さい角度を定める。
【選択図】図１
【解決手段】可変ピッチファン３８は、ピッチ軸Ｐを定めかつ半径方向内端でトラニオン機構９２に取り付けられたファンブレード４０を含む。可変ピッチファン３８は、ディスクセグメント９０を有するディスク４２を含み、トラニオン機構は、ディスクセグメントを貫通して延びる。キー１１０は、トラニオン機構の基部１２６に定められたキースロット１２８の中に配置され、ディスクセグメントの支持部材に隣接して配置される。キーは、キーとキースロットとの間に第１の接触線１３０を定めかつキーと支持部材との間に第２の接触線１３２を定める。第１及び第２の接触線はそれぞれ第１の接触基準線１３４及び第２の接触基準線１３６を定める。第１及び第２の接触基準線は、ファンブレード４０のピッチ軸Ｐに対して０度よりは大きく９０度よりは小さい角度を定める。
【選択図】図１
Description
本主題は、一般にガスタービンエンジンの可変ピッチファンブレードのための保持システムに関する。
一般に、ガスタービンエンジンは、互いに流れ連通するファン及びコアを含む。加えて、ガスタービンエンジンのコアは、直列流れ順に、圧縮機セクション、燃焼器セクション、タービンセクション、及び排出セクションを含む。作動時、空気流は、ファンから圧縮機セクションの入口に供給され、圧縮機セクションでは、１又は２以上の軸流圧縮機が、空気を燃焼器セクションに到達するまで漸進的に圧縮する。燃料は、燃焼器セクション内で圧縮空気と混合して燃焼して、燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼器セクションからタービンセクションに送られる。タービンセクションを通過する燃焼ガス流は、圧縮機セクションを駆動し、排出セクションを通過して大気に送られる。具体的な構成では、タービンセクションは、ガスタービンエンジンの軸方向に延びる１又は２以上のシャフトを介して圧縮機セクションに機械的に結合する。
加えて、少なくとも一部のガスタービンエンジンにおいて、ファンは、複数のファンブレードを含む可変ピッチファンである。ファンブレードの各々は、ディスクに対してそれぞれのピッチ軸の周りで回転可能に取り付けることができ、ディスクは、コアの１又は２以上のシャフトによって中心軸の周りで回転可能である。例えば、各ファンブレードは、ディスクの個別のディスクセグメントを貫通して延びるトラニオン機構に取り付けることができる。さらに、トラニオン機構は、キー接合によってそれぞれのディスクセグメントの内部で保持することができる。例えば、トラニオン機構はキースロットを定めることができ、ディスクセグメントは、支持面を含むことができる。キースロット内に位置決めされたキーは、キースロット及び支持面と相互作用して、それぞれのディスクセグメントの内部でトラニオン機構を保持する。
しかしながら、キー接合は、ファン作動時にファンブレード上の実質的に全ての遠心力に耐える必要がある（遠心力は、ピッチ軸に平行な方向に作用する）。従って、キー接合部は、比較的大きく作ること及びこの遠心力を支持するために堅牢であることが必要である。従って、キー接合部上の無駄な力を低減することができる可変ピッチファンブレードのキー接合は有用であろう。
本発明の態様及び利点は、その一部を以下の説明に記載しており、又はこの説明から明らかにすることができ、或いは本発明を実施することにより理解することができる。
本開示の１つの例示的な実施形態において、ガスタービンエンジンのための可変ピッチファンが提供される。可変ピッチファンは、半径方向内端及びピッチ軸を定めるファンブレードを含む。また、可変ピッチファンは、キースロットを定める基部を有するトラニオン機構を含む。ファンブレードの半径方向内端は、トラニオン機構に取り付けられる。また、可変ピッチファンは、支持部材を含むディスクセグメントを有するディスクを含み、トラニオン機構の基部は、少なくとも部分的にディスクセグメントを貫通して延びる。また、可変ピッチファンは、トラニオン機構の基部を少なくとも部分的にディスクセグメントの中に保持するために、トラニオン機構の基部のキースロットの中に少なくとも部分的に配置されかつディスクセグメントの支持部材に隣接するキーを含む。キーは、該キーとキースロットとの間に第１の接触線及びキーと支持部材との間に第２の接触線を定める。第１及び第２の接触線は、それぞれ第１の接触基準線及び第２の接触基準線を定める。第１及び第２の接触基準線は、ファンブレードのピッチ軸に対して０度よりは大きくかつ９０度よりは小さい角度を定める。
本開示の他の例示的な実施形態において、ガスタービンエンジンが提供される。ガスタービンエンジンは、コアと、該コアと空気流連通状態の可変ピッチファンとを含む。可変ピッチファンは、半径方向内端及びピッチ軸を定めるファンブレードを含む。また、可変ピッチファンは、キースロットを定める基部を有するトラニオン機構を含む。ファンブレードの半径方向内端は、トラニオン機構に取り付けられる。また、可変ピッチファンは、支持部材を含むディスクセグメントを有するディスクを含み、トラニオン機構の基部は、少なくとも部分的にディスクセグメントを貫通して延びる。また、可変ピッチファンは、トラニオン機構の基部を少なくとも部分的にディスクセグメントの中に保持するために、トラニオン機構の基部のキースロットの中に少なくとも部分的に配置されかつディスクセグメントの支持部材に隣接するキーを含む。キーは、キーとキースロットとの間に第１の接触線及びキーと支持部材との間に第２の接触線を定める。第１及び第２の接触線は、それぞれ第１の接触基準線及び第２の接触基準線を定める。第１及び第２の接触基準線は、ファンブレードのピッチ軸に対して０度よりは大きくかつ９０度よりは小さい角度を定める。
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の説明及び添付の請求項を参照するとより理解できるであろう。本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本開示の実施形態を例証しており、本明細書と共に本開示の原理を説明する役割を果たす。
添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全かつ有効な開示を説明する。
ここで、その１又は２以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。
次に、幾つかの図全体を通して同様の参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１は、本開示の例示的な実施形態によるガスタービンエンジンの概略断面図である。詳細には、図１の実施形態に関して、ガスタービンエンジンは高バイパスターボファンジェットエンジン１０であり、本明細書では「ターボファンエンジン１０」と呼ぶ。図１に示すように、ターボファンエンジン１０は、軸方向Ａ（参照用の長手方向中心線１２に対して平行に延びる）及び半径方向Ｒを定める。一般に、ターボファン１０は、ファンセクション１４及び該ファンセクション１４から下流に配置されたコアタービンエンジン１６を含む。
概略的に示された例示的なコアタービンエンジン１６は、環状入口２０を定める略管状の外部ケーシング１８を含む。外部ケーシング１８は、直列流れ関係で、ブースタすなわち低圧（ＬＰ）圧縮機２２及び高圧（ＨＰ）圧縮機２４を含む圧縮機セクションと、燃焼セクション２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８及び低圧（ＬＰ）タービン３０を含むタービンセクションと、ジェット排出ノズルセクション３２とを収容する。高圧（ＨＰ）シャフト又はスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動結合する。低圧（ＬＰ）又はスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動結合する。
加えて、図示の実施形態に関して、ファンセクション１４は、相隔たる様式でディスク４２に結合した複数のファンブレード４０を有する可変ピッチファン３８を含む。図示のように、ファンブレード４０は、略半径方向Ｒに沿ってディスク４２から外向きに延びる。複数のファンブレード４０の各々は、前縁４４又は上流縁、及びそれぞれのファンブレード４０の各々の半径方向外縁に定められた先端４６を規定する。また、ファンブレード４０のピッチを集合的に一斉に変えるように構成された適切な作動部材４８に作動的に結合するファンブレード４０に基づいて、各ファンブレード４０は、ピッチ軸Ｐの周りでディスク４２に対して回転可能である。図示の実施形態に関して、ピッチ軸Ｐは、半径方向Ｒに実質的に平行である。ファンブレード４０、ディスク４２、及び作動部材４８は、出力ギヤボックス５０を横切るＬＰシャフト３６によって長手方向軸線１２の周りで一緒に回転可能である。出力ギヤボックス５０は、ＬＰシャフト３６の回転速度をより効率的なファン回転速度に落とすための複数のギヤを含む。
図１の可変ピッチファン３８を含む例示的なターボファンエンジン１０をさらに参照すると、可変ピッチファン３８のディスク４２は、空力的外形の回転フロントハブ５２でカバーされ、複数のファンブレード４０を通る空気流を向上させるようになっている。加えて、例示的なファンセクション１４は、ファン３８及び／又はコアタービンエンジン１６の少なくとも一部を円周方向に取り囲む環状ファンケーシング又は外側ナセル５６を含む。ナセル５６は、複数の周方向に離間した出口ガイドベーン５８によってコアタービンエンジン１６に対して支持されるようになっていることを理解されたい。さらに、ナセル５６の下流セクション６０は、コアタービンエンジン１６の外部に広がり、その間にバイパス空気流通路６２を定めるようになっている。
ターボファンエンジン１０の作動時、所定の空気量６４は、ナセル５６及び／又はファンセクション１４に関連する入口６６を通ってターボファン１０に流入する。空気量６４がファンブレード４０を通過する際に、矢印６８で示す空気の第１の部分は、バイパス空気流通路６２に向けられるか又は送られ、矢印７０で示す空気の第２の部分は、ＬＰ圧縮機２２に向けられるか又は送られる。空気の第１の部分６８と空気の第２の部分７０の比は、一般にバイパス比として知られている。次に、空気の第２の部分７０の圧力は、高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通過して燃焼器セクション２６へ送られる際に高くなり、空気の第２の部分７０は燃料と混合されて燃焼して燃焼ガス７２をもたらす。
燃焼ガス７２はＨＰタービン２８を経由し、ここでは、外部ケーシング１８に結合したＨＰタービンステータベーン７４及びＨＰシャフト又はスプール３４に結合したＨＰタービンロータブレード７６の連続する段によって、燃焼ガス７０から熱エネルギ及び／又は運動エネルギの一部が抽出され、ＨＰシャフト又はスプール３４が回転されるようになり、結果的にＨＰ圧縮機２４の作動を助ける。次に、燃焼ガス７２は、ＬＰタービン３０を経由し、ここでは、外部ケーシング１８に結合したＬＰタービンステータベーン７８及びＬＰシャフト又はスプール３６に結合したＬＰタービンロータブレード８０の連続する段によって、燃焼ガス７２から熱エネルギ及び運動エネルギの第２の部分が抽出され、ＬＰシャフト又はスプール３６が回転されるようになり、結果的にＬＰ圧縮機２２の作動及び／又はファン３８の回転を助ける。
その後、燃焼ガス７２は、コアタービンエンジン１６のジェット排出ノズルセクション３２を通過して推進力をもたらすようになっている。同時に、空気の第１の部分６８は、ターボファン１０のファンノズル排出セクション８４から排出される前にバイパス空気流通路６２を経由するので、空気の第１の部分６８の圧力は大幅に上昇し、同様に推進力をもたらす。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、及びジェット排出ノズルセクション３２は、少なくとも部分的に、コアタービンエンジン１６を通って燃焼ガス７２を送るための高温ガス経路８６を定める。
しかしながら、図１を参照して前述した例示的なターボファンエンジン１０は、単に例示的に提示されており、他の例示的な実施形態において、オープンロータ／アンダクテッドターボファンエンジン等の何らかの他の適切なターボファンエンジンを提示できることを理解されたい。加えて、さらに別の例示的な実施形態において、本開示の態様は、ターボプロップエンジン等の何らかの他の適切なガスタービンエンジンに組み込むことができる。
ここで図２及び３を参照してファン３８を詳細に説明する。図２は、図１の例示的なターボファンエンジン１０のファン３８の斜視図を提示し、図３は、図１の例示的なターボファンエンジン１０のファン３８のディスク４２の斜視図を提示する。
図示の例示的な実施形態に関して、ファン３８は１２枚のファンブレード４０を含む。荷重の観点から、このようなブレード枚数は、各ファンブレード４０の間隔を低減することができるので、ファン３８の全径も低減することができる（例えば、例示的な実施形態において約１２フィート）。しかしながら、他の実施形態において、ファン３８は、何らかの適切なブレード枚数及び何らかの適切な直径とすることができる。例えば、１つの好ましい実施形態において、ファンは少なくとも８枚のファンブレード４０を有することができる。他の好ましい実施形態において、ファンは少なくとも１２枚のファンブレード４０を有することができる。さらに他の好ましい実施形態において、ファンは少なくとも１５枚のファンブレード４０を有することができる。さらに他の好ましい実施形態において、ファンは少なくとも１８枚のファンブレード４０を有することができる。
加えて、ディスク４２は、略環状で（例えば多角形で）互いに剛結合された又は互いに一体モールドされた複数のディスクセグメント９０を含む。１枚のファンブレード４０がトラニオン機構９２において各ディスクセグメント９０に結合しており、トラニオン機構９２は、ディスク４２の回転時に関連のファンブレード４０をディスク４２上に保持するのを助けるが（すなわち、トラニオン機構９２は、エンジン中心軸線１２の周りの回転時にファンブレード４０から発生する遠心荷重のための荷重経路を提供するのを助けるが）、依然として、関連のファンブレード４０をピッチ軸Ｐの周りでディスク４２に対して回転可能にする。
ここで図４から７を参照すると、本開示の例示的な実施形態による個別のディスクセグメント９０及びトラニオン機構９２が示されている。詳細には、図４は、例示的なディスクセグメント９０及びトラニオン機構９２の組立済みの斜視図を提示する。図５は、例示的なディスクセグメント９０及びトラニオン機構９２の分解斜視図を提示する。図６は、例示的なディスクセグメント９０及びトラニオン機構９２の垂直断面図を提示する。図７は、例示的なディスクセグメント９０及びトラニオン機構９２の拡大断面図を提示する。
図示の例示的な実施形態において、各トラニオン機構９２は、関連のディスクセグメント９０を貫通して延びており、さらに結合ナット９４、下側軸受支持部９６、第１の線接触軸受９８（例えば、インナーレース１００、アウターレース１０２、及び複数のローラ１０４を有する）、スナップリング１０６、キーフープリテーナ１０８、キー１１０（以下に詳細に説明する）、軸受支持部１１２、第２の線接触軸受１１４（例えば、インナーレース１１６、アウターレース１１８、及び複数のローラ１２０を有する）及びファンブレード４０のダブテール１２４を受け入れるトラニオン１２２を含む。しかしながら、別の実施形態において、トラニオン１２２は、スパーアタッチメントとしてファンブレード４０のハブに組み込むこと、又は追加のキーをファンブレード４０のハブ及びトラニオン１２２の重なり合った開口に挿入してピン留め根元（ｐｉｎｎｅｄ ｒｏｏｔ）を形成することができる。軸受９８、１１４で用いるために、少なくとも以下の形式の線接触式転動体軸受が想定される。すなわち、円筒ころ軸受、円筒ころスラスト軸受、円錐ころ軸受、球面ころ軸受、球面ころスラスト軸受、針状ころ軸受、及び円錐ころニードル軸受である。加えて、軸受は、ステンレス鋼又は他の金属材料、もしくは何らかの適切な非鉄材料等の何らかの適切な材料で形成することができる。
特に図６を参照すると、図示の例示的な実施形態において、第１の線接触軸受９８は、第２の線接触軸受１１４とは異なる角度で配向される。詳細には、線接触軸受９８、１１４は、互いに対面（又は、複式）配置で組み込まれており、軸受９８、１１４の中心軸線は、互いにほぼ直角を成すように配向される。
しかしながら、他の例示的な実施形態において、線接触軸受９８、１１４は、代わりに、互いに実質的に平行に向くように縦一列の状態で配置することができることを理解されたい。また、他の例示的な実施形態において、トラニオン機構９２は、追加的に又は代替的に、何らかの適切な材料で形成された、何らかの他の適切な形式の軸受を含むことができることを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態において、トラニオン機構９２は、ローラーボール軸受又は何らかの他の適切な軸受を含むことができる。
組立時、結合ナット９４は、ディスクセグメント９０に螺着係合されて、結合ナット９４とディスクセグメント９０との間のトラニオン機構９２の残りの構成要素を挟み込み、ディスクセグメント９０に取り付けられたトラニオン機構９２を保持する。さらに、図示のように、図示の個別のディスクセグメント９０及びトラニオン機構９２は、作動時のファンブレード４０の遠心荷重を支えるためのキー留め構造を含む。概してファンブレード４０の質量及びファンブレード４０の回転速度の関数とすることができる遠心荷重は、ターボファンエンジン１０のファン３８の作動時に比較的大きい可能性がある。
図示のキー留め構造は、一般に、トラニオン機構９２、ディスクセグメント９０、及びキー１１０によって形成される。詳細には、トラニオン機構９２は、キースロット１２８を定める基部１２６を含む。図示の実施形態に関して、キースロット１２８は、実質的にピッチ軸Ｐに直交する平面においてトラニオン機構９２の基部１２６の外周の周りに延びる。トラニオン機構９２の基部１２６は、少なくとも部分的にディスクセグメント９０の中を貫通する。特に、ディスクセグメント９０は、図示の実施形態では軸受支持部材１１２として構成される支持部材を含む。キー１１０は、少なくとも部分的にトラニオン機構９２の基部１２６に定められたキースロット１２８の中に配置され、かつディスクセグメント９０の軸受支持部材１１２の近くに配置される。キーリテーナ、すなわちキーフープリテーナ１０８は、トラニオン機構９２の基部１２６に取り付けられてキー１１０を所定位置に保持するよう構成される。この構成により、キー１１０は、ファン３８の作動時、トラニオン機構９２の基部１２６を少なくとも部分的にディスクセグメント９０の中に保持することができる。詳細には、以下に詳細に説明するように、キー１１０は、ファン３８の作動時にファンブレード４０の遠心荷重を支えて、この遠心荷重をディスクセグメント９０に伝達するように構成される。
ここで特に図７を参照すると、キー１１０及びトラニオン機構９２は、キー１１０とキースロット１２８との間の半径方向内側の第１の接触線１３０を定める。加えて、キー１１０及びディスクセグメント９０は、キー１１０と軸受支持部材１１２との間の半径方向外側の第２の接触線１３２を定める。本明細書で用いる場合、用語「接触線」は、互いに物理的に接触する２つの構成要素で規定された線分を指す。図７で分かるように、図示の実施形態に関して、キー１１０は、第１及び第２の接触線１３０、１３２に平行な幅Ｗを定める。加えて、第１及び第２の接触線１３０、１３２の各々は長さを定める。第１及び第２の接触線１３０、１３２の長さは、キー１１０の幅Ｗの約２５％である。詳細には、図示の実施形態に関して、第１及び第２の接触線１３０、１３２の長さの各々は、キー１１０の幅に対して少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、又は少なくとも約９０％である。
さらに、少なくとも一部がキー１１０によって規定される第１及び第２の接触線１３０、１３２は、それぞれ第１の接触基準線１３４及び第２の接触基準線１３６を規定する。第１及び第２の接触基準線１３４、１３６は、ピッチ軸Ｐにまで延びかつこれと交差する。さらに、第１の接触基準線１３４は、ピッチ軸Ｐに対して第１の角度１３８を規定し、第２の接触基準線１３６は、ピッチ軸Ｐに対して第２の角度１４０を規定する。図示に実施形態に関して、ピッチ軸Ｐに対して第１及び第２の接触基準線１３４、１３６によってそれぞれ規定される第１及び第２の角度１３８、１４０は、０度よりは大きく９０度よりは小さい。詳細には、図示の実施形態に関して、ピッチ軸Ｐに対する第１及び第２の接触基準線１３４、１３６によって規定される第１及び第２の角度１３８、１４０は、約３０度よりは大きく、約６０度よりは小さい。例えば、特定の例示的な実施形態において、ピッチ軸Ｐに対する第１及び第２の接触基準線１３４、１３６によって規定される第１及び第２の角度１３８、１４０は、各々約４５度とすることができる。本明細書で使用される場合、「約」及び「実質的に」などの近似用語は、許容誤差の１０％以内にあることを意味することを理解されたい。
特に、図示の実施形態に関して、第１の接触線１３０は第２の接触線１３２に対して実質的に平行である。従って、ピッチ軸Ｐに対する第１及び第２の接触基準線１３４、１３６によって規定される第１及び第２の角度１３８、１４０は、実質的に同じとすることができる。しかしながら、他の例示的な実施形態において、第１及び第２の接触線１３０、１３２は実質的に平行である必要はないので、ピッチ軸Ｐに対する第１の接触基準線１３４によって規定される第１の角度１３８は、ピッチ軸Ｐに対する第２の接触基準線１３６によって規定される第２の角度１４０とは異なることができる。さらに、図示の実施形態に関して、第１及び第２の接触線１３０、１３２の各々は、実質的に真っ直ぐな接触線である。しかしながら、他の例示的な実施形態に関して、第１の及び／又は第２の接触線１３０、１３２は屈曲又は湾曲を定めることができる。例えば、本開示の別の例示的な実施形態によるディスクセグメント９０及びトラニオン機構９２の拡大断面図を提示する図８を簡単に参照すると、第１及び第２の接触線１３０、１３２は湾曲を定める。このような例示的な実施形態では、第１及び第２の接触線１３０、１３２は、ピッチ軸Ｐにまで延びてこれと交差しかつピッチ軸Ｐに対して角度（例えば、前述の第１及び第２の角度１３８、１４０）を定める、それぞれの基準線１３４、１３６をさらに定めることができる。しかしながら、この例示的な実施形態に図示した例示的な基準線１３４、１３６は、図示のように、それぞれの第１及び第２の接触線１３０、１３２の中心線（ｍｅａｎ ｌｉｎｅ）に沿って延びることができる。
さらに、図４から７に示される例示的なキー１１０は軸対称キーとして示されるが、他の例示的な実施形態において、キー１１０は軸対称である必要はないことを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態において、キー１１０は、「Ｃ−クリップ」として構成することができ、代替的にトラニオン機構９２の基部１２６のそれに対応して形成されたキースロットを貫通して延びる複数の個別の直線ピンとして構成することができる。
図７に戻ると、ターボファンエンジン１０、詳細にはターボファンエンジン１０の可変ピッチファン３８の作動時、トラニオン機構９２、ディスクセグメント９０、及びキー１１０は、ファンブレード４０の遠心荷重を支えるための荷重経路を定める。図示の実施形態に関して、荷重経路は、トラニオン機構９２から第１の接触線１３０を介してキー１１０に延び、かつキー１１０から第２の接触線１３２を介してディスクセグメント９０の軸受支持部材１１２に延びる。このような構成は、可変ピッチファン３８の作動時にファンブレード４０から発生する遠心荷重に上手く適応できる。詳細には、ピッチ軸Ｐに対する第１及び第２の接触線１３０、１３２の角度を前提として、キー１１０、キースロット１２８、及び軸受支持部材１１２は、最小応力集中が生じるように構成される。従って、同じファン３８の遠心荷重を支えるために、より小型のキー１１０（及びより小型のキースロット１２８及び軸受支持部材１１２）が要求される。
ここで図９を簡単に参照すると、本開示の例示的な実施形態によるキー１１０の拡大図が提示される。特定の例示的な実施形態において、キー１１０は、図４から７を参照して前述した例示的なキー１１０と実質的に同じ方法で構成することができる。図示の実施形態に関して、キー１１０は、ピッチ軸Ｐの周りで実質的に軸対称に構成されかつ複数の個別のキー部材１４２で形成される。特に、図示の実施形態に関して、キー１１０は、２つの個別のキー部材１４２で形成される。しかしながら、他の例示的な実施形態において、キー１１０は、代わりに、何らかの他の適切な数のキー部材１４２で形成することができる。例えば、他の例示的な実施形態において、キー１１０は、４又はそれ以上のキー部材１４２、６又はそれ以上のキー部材１４２、１２又はそれ以上のキー部材１４２、１６又はそれ以上のキー部材１４２、もしくは２０又はそれ以上のキー部材１４２で形成することができる。
本明細書は、開示される主題の実施例を用いて、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること及びあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起され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、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
１０ ターボファンジェットエンジン
１２ 長手方向又は軸方向中心線
１４ ファンセクション
１６ コアタービンエンジン
１８ 外部ケーシング
２０ 入口
２２ 低圧圧縮機
２４ 高圧圧縮機
２６ 燃焼セクション
２８ 高圧タービン
３０ 低圧タービン
３２ ジェット排出セクション
３４ 高圧シャフト／スプール
３６ 低圧シャフト／スプール
３８ ファン
４０ ブレード
４２ ディスク
４４ 前縁
４６ 先端
４８ 作動部材
５０ 出力ギヤボックス
５２ ピッチ変更装置
５４ ナセル
５６ ファンケーシング又はナセル
５８ 出口ガイドベーン
６０ 下流セクション
６２ バイパス空気流通路
６４ 空気
６６ 入口
６８ 空気の第１の部分
７０ 空気の第２の部分
７２ 燃焼ガス
７４ ステータベーン
７６ タービンロータブレード
７８ ステータベーン
８０ タービンロータブレード
８２ ジェットノズル排出口
８４ ファンノズル排出セクション
８６ 高温ガス経路
９０ ディスクセグメント
９２ トラニオン機構
９４ 結合ナット
９６ 下側軸受支持部
９８ 第１の線接触軸受
１００ インナーレース
１０２ アウターレース
１０４ ローラ
１０６ スナップリング
１０８ キーフープリテーナ
１１０ セグメント化キー
１１２ 軸受支持部
１１４ 第２の線接触軸受
１１６ インナーレース
１１８ アウターレース
１２０ ローラ
１２２ トラニオン
１２４ ダブテール
１２６ 基部
１２８ キースロット
１３０ 第１の接触線
１３２ 第２の接触線
１３４ 第１の基準線
１３６ 第２の基準線
１３８ 第１の角度
１４０ 第２の角度
１４２ キー構成要素
Ｗ 幅
１２ 長手方向又は軸方向中心線
１４ ファンセクション
１６ コアタービンエンジン
１８ 外部ケーシング
２０ 入口
２２ 低圧圧縮機
２４ 高圧圧縮機
２６ 燃焼セクション
２８ 高圧タービン
３０ 低圧タービン
３２ ジェット排出セクション
３４ 高圧シャフト／スプール
３６ 低圧シャフト／スプール
３８ ファン
４０ ブレード
４２ ディスク
４４ 前縁
４６ 先端
４８ 作動部材
５０ 出力ギヤボックス
５２ ピッチ変更装置
５４ ナセル
５６ ファンケーシング又はナセル
５８ 出口ガイドベーン
６０ 下流セクション
６２ バイパス空気流通路
６４ 空気
６６ 入口
６８ 空気の第１の部分
７０ 空気の第２の部分
７２ 燃焼ガス
７４ ステータベーン
７６ タービンロータブレード
７８ ステータベーン
８０ タービンロータブレード
８２ ジェットノズル排出口
８４ ファンノズル排出セクション
８６ 高温ガス経路
９０ ディスクセグメント
９２ トラニオン機構
９４ 結合ナット
９６ 下側軸受支持部
９８ 第１の線接触軸受
１００ インナーレース
１０２ アウターレース
１０４ ローラ
１０６ スナップリング
１０８ キーフープリテーナ
１１０ セグメント化キー
１１２ 軸受支持部
１１４ 第２の線接触軸受
１１６ インナーレース
１１８ アウターレース
１２０ ローラ
１２２ トラニオン
１２４ ダブテール
１２６ 基部
１２８ キースロット
１３０ 第１の接触線
１３２ 第２の接触線
１３４ 第１の基準線
１３６ 第２の基準線
１３８ 第１の角度
１４０ 第２の角度
１４２ キー構成要素
Ｗ 幅
Claims (10)
- ガスタービンエンジンのための可変ピッチファン（３８）であって、
半径方向内端及びピッチ軸（Ｐ）を定めるファンブレード（４０）と、
キースロット（１２８）を定め、前記ファンブレード（４０）の前記半径方向内端が取り付けられる基部（１２６）を含むトラニオン機構（９２）と、
支持部材を有するディスクセグメント（９０）を含み、前記トラニオン機構（９２）の前記基部（１２６）が少なくとも部分的に前記ディスクセグメント（９０）を貫通して延びる、ディスク（４２）と、
前記トラニオン機構（９２）の前記基部（１２６）を少なくとも部分的に前記ディスクセグメント（９０）の中に保持するために、前記トラニオン機構（９２）の前記基部（１２６）の前記キースロット（１２８）の中に少なくとも部分的に配置されかつ前記ディスクセグメント（９０）の支持部材に隣接するキー（１１０）と、
を備え、
前記キー（１１０）は、前記キー（１１０）と前記キースロット（１２８）との間に第１の接触線（１３０）を定めると共に前記キー（１１０）と前記支持部材との間に第２の接触線（１３２）を定め、
前記第１及び第２の接触線（１３０、１３２）は、それぞれ第１の接触基準線（１３４）及び第２の接触基準線（１３６）を定め、前記第１及び第２の接触基準線（１３４、１３６）は、前記ファンブレード（４０）の前記ピッチ軸（Ｐ）に対する０度よりは大きくかつ９０度よりは小さい角度を定める、可変ピッチファン（３８）。 - 前記第１の接触線（１３０）は、前記第２の接触線（１３２）に対して実質的に平行である、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
- 前記キー（１１０）は、複数の個別のキー部材で形成される、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
- 前記第１及び第２の接触基準線（１３４、１３６）の各々は、前記ピッチ軸（Ｐ）に対して約３０度よりは大きくかつ約６０度よりは小さい角度を定める、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
- 前記第１及び第２の接触基準線（１３４、１３６）の各々は、前記ピッチ軸（Ｐ）に対して約４５度の角度を定める、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
- 前記キー（１１０）は、前記ピッチ軸（Ｐ）の周りで実質的に対称である、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
- 前記トラニオン機構（９２）、前記ディスク（４２）、及び前記キー（１１０）は、前記可変ピッチファン（３８）の作動時に前記ファンブレード（４０）の遠心荷重を支えるための荷重経路を定め、前記荷重経路は、前記トラニオン機構（９２）から前記第１の接触線（１３０）を介して前記キー（１１０）に至り、さらに前記第２の接触線（１３２）を介して前記ディスクセグメント（９０）の前記支持部材まで延びる、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
- 前記ディスクセグメント（９０）は、軸受支持部材を有する軸受組立体を含み、前記支持部材は前記軸受支持部材として構成される、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
- 前記キー（１１０）を所定位置に保持するための、前記トラニオンの前記基部（１２６）に取り付けられるキーリテーナ（１０８）をさらに備える、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
- 前記トラニオン機構（９２）の前記基部（１２６）に定められたキースロット（１２８）は、前記ピッチ軸（Ｐ）に対して実質的に直交する平面において、前記トラニオン機構（９２）の周りを延びる、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
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