JP2017089627A

JP2017089627A - 中心線に取り付けられた油圧ピッチ変更機構アクチュエータ

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Publication number: JP2017089627A
Application number: JP2016209119A
Authority: JP
Inventors: ダニエル・アラン・ニーアガース; Alan Niergarth Daniel; ブランドン・ウェイン・ミラー; Wayne Miller Brandon; ダレック・トマス・ザトルスキ; Tomasz Zatorski Darek
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2017-05-25
Also published as: EP3165452A1; CN107035538B; BR102016025124A2; CA2945988A1; US10533436B2; US20170122119A1; CN107035538A

Abstract

【課題】回転中心軸線を有するファン組立体のブレードのピッチを制御するための方法及びシステムを提供する。【解決手段】ファン組立体１１４に対して軸対称に配置され、ファン組立体１１４のブレード２０２を第１の位置と第２の位置との間で角度変位させるように構成された油圧アクチュエータ２１２を含むピッチ変更機構（ＰＣＭ）２１０を備える。ＰＣＭ２１０は、油圧アクチュエータ２１２と油圧流体移送スリーブ２２０との間を流れ連通状態で接続する複数の油圧流体供給ライン２２８をさらに含み、油圧流体移送スリーブ２２０は、加圧油圧流体の流れを油圧流体移送スリーブ２２０の固定部材２２２と油圧流体移送スリーブ２２０の回転部材２２４との間の間隙を横切って移送するように構成される。【選択図】図２

Description

本開示は、一般にガスタービンエンジンに関し、より具体的には、中心線に取り付けられた油圧ピッチ変更機構アクチュエータに関する。

少なくとも一部の公知の航空機はガスタービンエンジンを含み、ガスタービンエンジンは、出力タービン駆動式二重反転プロペラロータを含む。出力タービンは、ガス発生器により駆動される。ロータは、ファンブレードのセットを駆動する。ファンブレードのピッチは、エンジン推力の制御を容易にする。少なくとも一部の公知のエンジンは、個々のブレードのピッチを制御するように構成された複数のアクチュエータを含む。当該システムにおいて、ブレードの動きは、均一又は同時でない可能性があり、これにより当該システムの効率が低下し、当該システムが非常に複雑になる場合がある。さらに、一部の公知のシステムは、１又は２以上のアクチュエータ（又は他のピッチ変更機構）を備え、これらはエンジンのエンジン中心線の周りで非対称的に配置されており、より複雑な又は追加的な軸受接合面を必要とする場合がある。

一部のピッチ制御機構は、特に液圧が低い状態でブレードの位置又はピッチに影響を与えるように構成されたカウンターウェイトを含む。少なくとも一部のこれらのシステムでは、カウンターウェイトはブレード保持構成要素に直接取り付けられている。このような構成は、カウンターウェイトの有効性がカウンターウェイトからブレードピッチ変更軸までの距離に基づくので、ファンハブ半径比が小さなファン組立体に関して問題を含む場合がある。隣接する各ブレードの間の空間はハブにおいて制限されており、カウンターウェイトは非常に重く効率が悪い場合がある。もしくは、一部の公知の可変ピッチファンシステムは、ピッチロックシステムを使用し、これはピッチ変更機構が適切な液圧を失った時点のブレードの角度を保持するものである。カウンターウェイト又はピッチロックシステムの何れも含んでいない場合、ブレードは、液圧を失った場合に位置が「微細」に揺れる可能性があり、ファンを駆動するタービン上の負荷トルクを除荷する可能性がある。

米国特許第８９８５９５４号明細書

１つの態様において、回転中心軸線を有するファン組立体のブレードのピッチを制御するためのピッチ制御機構（ＰＣＭ）が提供される。ＰＣＭは、ファン組立体に対して軸対称に配置され、ファン組立体のブレードを第１の位置と第２の位置との間で角度変位させるように構成された油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータと油圧流体移送スリーブとの間を流れ連通状態で接続する複数の油圧流体供給ラインと、を含む。油圧流体移送スリーブは、加圧油圧流体の流れを油圧流体移送スリーブの固定部材と油圧流体移送スリーブの回転部材との間の間隙を横切って移送するように構成される。

他の態様において、回転中心軸線を有するファン組立体のブレードのピッチを制御するための方法が提供される。本方法は、油圧アクチュエータをファン組立体に対して軸対称に配置する段階と、複数の油圧流体供給ラインを流れ連通状態で油圧アクチュエータ及び油圧流体移送スリーブに接続する段階と、油圧流体移送スリーブの固定部材と油圧流体移送スリーブの回転部材との間の間隙を横切って加圧油圧流体の流れを移送する段階と、油圧アクチュエータを使用して、ファン組立体のブレードを第１の位置と第２の位置との間で角度変位させる段階と、を含む。

さらに他の態様において、多段圧縮機を含むコアエンジンと、コアエンジンから発生したガスによって駆動される出力タービンから動力を供給されるファン組立体と、回転中心軸線を有するファン組立体のブレードのピッチを制御するためのピッチ制御機構（ＰＣＭ）と、を備えるターボファンエンジンが提供される。ＰＣＭは、ファン組立体に対して軸対称に配置され、ファン組立体のブレードを第１の位置と第２の位置との間で角度変位させるように構成された油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータと油圧流体移送スリーブとの間を流れ連通状態で接続する複数の油圧流体供給ラインと、を含む。油圧流体移送スリーブは、加圧油圧流体の流れを油圧流体移送スリーブの固定部材と油圧流体移送スリーブの回転部材との間の間隙を横切って移送するように構成される。

本開示のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、図面全体を通じて同様の参照符号が同様の要素を示す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むと更に理解できるであろう。

本開示の例示的な実施形態によるファン組立体を有する例示的なガスタービンエンの概略図。図１に示すガスタービンエンジンに実装することができるファン組立体の一部の断面図。図２に示すファン組立体のファンハブの斜視図。図２に示すファン組立体の別の実施形態の一部の概略的斜視図。

別途指示されていない限り、本明細書で示される図面は、本開示の実施形態の特徴を例証するものとする。これらの特徴は、本開示の１又はそれ以上の実施形態を含む幅広い種類のシステムで適用可能であると考えられる。従って、図面は、本明細書で開示される実施形態の実施に必要とされる当業者には公知の従来の全ての特徴を含むことを意図するものではない。

以下の明細書及び請求項において幾つかの用語を参照するが、これらは以下の意味を有すると定義される。

単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、前後関係から別段の明確な指示がない限り、複数形態を含む。

「任意」又は「場合により」とは、それに続いて記載されている事象又は状況が起こってもよいし起こらなくてもよいことを意味し、その記載はその事象が起こる場合と起こらない場合を含む。

本明細書及び請求項全体を通じてここで使用される近似表現は、関連する基本的機能の変更をもたらすことなく、許容範囲内で変わることのできるあらゆる定量的表現を修飾するのに適用することができる。従って、「約」及び「実質的に」などの１又は複数の用語により修飾される値は、指定される厳密な値に限定されるものではない。少なくとも幾つかの事例において、近似表現は、値を測定するための計器の精度に対応することができる。ここで、及び明細書及び請求項全体を通じて、範囲限界は組み合わせ及び／又は置き換えが可能であり、このような範囲は前後関係又は表現がそうでないことを示していない限り、識別され、ここに包含される部分範囲全てを含む。

本明細書に記載のピッチ変更機構（ＰＣＭ）の実施形態は、ファン組立体のブレードをピッチ軸の周りで回転させるための費用効率が高い方法を提供する。ＰＣＭは、油圧アクチュエータを含み、これは回転式油圧アクチュエータを含むことができる。油圧アクチュエータを含む可変ピッチファン組立体内の組み合わせ軸受の必要性をなくすために、結果的にファン組立体の複雑性の軽減を容易にするために、油圧アクチュエータはファン組立体と一緒に回転する必要がある。詳細には、本明細書に記載の油圧アクチュエータは、エンジン中心線の周りで軸対称に配置されるので、ファン組立体と共にエンジン中心線の周りで対称的に回転する。さらに、ＰＣＭは遠隔カウンターウェイトシステムを含み、遠隔カウンターウェイトシステムの構成は、ファンハブ半径比を小さくすることを容易にする。

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１０の概略的断面図である。例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン１０は、高バイパスターボファンジェットエンジンで具現化される。図１に示すように、ターボファンエンジン１０は、軸方向Ａ（参照のために提示される長手方向中心線１２に対して平行に延びる）及び半径方向Ｒを規定する。一般に、ターボファン１０は、ファン組立体１４及び該ファン組立体１４の下流に配置されたコアタービンエンジン１６を含む。

例示的な実施形態において、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、直列流れ関係で、ブースター又は低圧（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とを収容することができる。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へ駆動結合する。低圧（ＬＰ）シャフト又はスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動結合する。圧縮機セクション、燃焼セクション２６、タービンセクション、及びノズルセクション３２は協働してコア空気流路３７を定める。

例示的な実施形態において、ファン組立体１４は、ディスク又はファンハブ４２に相隔たる関係で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。ファンブレード４０は、ファンハブ４２から半径方向外向きに延びる。ピッチ変更機構（ＰＣＭ）４４は、ファンブレード４０のピッチをピッチ軸Ｐの周りで一斉に集合的に変えるように構成される。他の実施形態において、ファンブレード４０が該ファンブレード４０のピッチを変えるように構成されたＰＣＭ４４に作動的に結合するので、各ファンブレード４０は、ファンハブ４２に対して回転可能である。ファンブレード４０、ファンハブ４２、及びＰＣＭ４４は、全体として出力ギヤボックス４６を横切るＬＰシャフト３６によって長手方向軸線１２の周りで回転可能である。出力ギヤボックス４６は、より効率的なファン回転速度を得るために、ＬＰシャフト３６に対するファン３８の回転速度を調節するための複数のギヤを含む。

ファンハブ４２は、空気力学的に輪郭形成された回転式フロントハブ４８によってカバーされ、複数のファンブレード４０を通る空気流を助長するようになっている。加えて、ファン組立体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で囲む環状ファンケーシング又は外側ナセル５０を含む。例示的な実施形態において、ナセル５０は、複数の円周方向に離間した出口ガイドベーン５２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構成される。さらに、ナセル５０の下流セクション５４は、その間にバイパス空気流通路５６を定めるようにコアタービンエンジン１６の外側部に広がる。別の実施形態において、ファン組立体１４は、ナセル５０又は出口ガイドベーン５２を含む必要はなく、換言すると、ダクテッド式又はアンダクテッド式エンジン１０の実施形態を含むことができる。

ターボファンエンジン１０の作動時、所定量の空気５８は、関連のナセル５０及び／又はファン組立体１４の入口６０を通ってターボファンエンジン１０に流入する。所定量の空気５８は、ファンブレード４０を横切り、所定量の空気５８の第１の部分６２は、バイパス空気流通路５６に案内される又は送られ、所定量の空気５８の第２の部分６４は、コア空気流路３７に、詳細にはＬＰ圧縮機２２に案内される又は送られる。第１の部分６２と第２の部分６４の間の比率は、一般にバイパス比と呼ばれる。次に、第２の部分６４は高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通って燃焼セクション２６に送られるので、第２の部分６４の圧力は上昇し、燃焼セクション２６において燃料と混合されて燃焼して燃焼ガス６６が発生する。

燃焼ガス６６は、ＨＰタービン２８を通り、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６８と、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７０との連続段によって、燃焼ガス６６から熱及び／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が回転し、次にＨＰ圧縮機２４を回転駆動するようになっている。次に、燃焼ガス６６は、ＬＰタービン３０を通り、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７２と、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７４との連続段によって、燃焼ガス６６から熱及び運動エネルギの第２の部分が抽出され、これによりＬＰシャフト又はスプール３６及びＬＰ圧縮機２２を回転駆動するように及び／又はファン３８を回転駆動するようになっている。

燃焼ガス６６は、次に、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を通り推進力をもたらす。同時に、第１の部分６２はターボファン１０のファンノズル排出セクション７６から排出される前にバイパス空気流通路５６を通るので、第１の部分６２の圧力が実質的に上昇し、同様に推進力がもたらされる。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燃焼ガス６６をコアタービンエンジン１６の中を通って送るための高温ガス経路７８を定める。

図１のターボファンエンジン１０は単なる例証であり、他の例示的な実施形態において、ターボファンエンジン１０は、例えばターボプロップエンジンを含む何らかの他の適切な構成とすることができる。

図２は、ファン組立体１４（図１に示す）と同じとすることができるファン組立体１１４の部分２００の断面図である。ファン組立体１１４は、回転フレーム２０４に取り付けられた複数のブレード２０２を含む（明瞭化のために図１のブレード４０に類似した１つのブレード２０２だけが示されている）。詳細には、ブレード２０２は、環状ファンハブ２０６のブレード保持機構２０５の中に保持される。さらに、ブレード２０２は、シャフト１２６の周りに対称に配置される（図１に示すＬＰシャフト３６と同じとすることができる）。シャフト１２６は、シャフト中心線２０８を定め、これはエンジン中心線と同軸とすることができる。従って、シャフト中心線２０８は、本明細書では「エンジン中心線２０８」と呼ぶことができる。さらに、ファン組立体１１４は、ブレード２０２のピッチを制御するためのピッチ制御機構（ＰＣＭ）２１０（図１に示すＰＣＭ４４と同じとすることができる）を含む。ＰＣＭ２１０は、中心線２０８及びファン組立体１１４に対して軸対称に配置された単一のマスター油圧アクチュエータ２１２を含む。例示の実施形態において、油圧アクチュエータ２１２は、矢印２１４で示すようにエンジン中心線２０８で規定された軸の周りで回転するように構成された、ロータリーアクチュエータである。１つの実施形態において、油圧アクチュエータ２１２は、シャフト１２６を囲む。

油圧アクチュエータ２１２は、ファン組立体１１４のブレード２０２を第１の位置と第２の位置との間で角度変位させるように構成される。詳細には、油圧アクチュエータ２１２は、それぞれのピッチ軸２１６の周りでブレード２０２を回転駆動する。例示的な実施形態において、油圧アクチュエータ２１２は、油圧アクチュエータ２１２の回転によってブレード２０２を角度変位させるように構成される。ブレード２０２のピッチ軸２１６の周りの角度変位は、概して矢印２１８で示される。

また、ＰＣＭ２１０は、シャフト１２６を経由して油圧流体（例えば油圧オイル）を油圧アクチュエータ２１２に供給するように構成された出力ギヤボックス２３６（図１に示すギヤボックス４６と同じとすることができる）を含む、油圧流体移送システム２１１を備える。ギヤボックス２３６は、油圧流体がその間を通って供給される星形ギヤボックス、油圧流体がその周りで移送される遊星ギヤボックス、又は他の適切なギヤボックス構成とすることができる。また、油圧流体移送システム２１１は、例えば、ヤボックス２３６と流体連通する油圧オイル移送「スリップリング」等の油圧流体移送スリーブ２２０を含む。油圧流体移送スリーブ２２０は、ファン組立体１１４に対して固定された固定部材２２２及び油圧アクチュエータ２１２と共に回転する回転部材２２４を含む。油圧流体移送スリーブ２２０は、固定部材２２２と回転部材２２４との間の間隙２２６を横切って、加圧油圧流体、例えば油圧オイルの流れを移送するように構成される。例示的な実施形態において、ＰＣＭ２１０は、油圧アクチュエータ２１２と油圧流体移送スリーブ２２０との間を流れ連通状態で接続する、複数の油圧流体供給ライン２２８をさらに含む。複数の流体供給ライン２２８は、加圧流体を油圧アクチュエータ２１２に送ってブレード２０２のピッチを増大させるようになった第１の供給ライン２３０と、加圧流体を油圧アクチュエータ２１２に送ってブレード２０２のピッチを減少させるようになった第２の供給ライン２３２と、油圧アクチュエータ２１２の少なくとも一部での排油を助長するようになった第３の供給ライン２３４とを含む。

本明細書にさらに記載するように、ＰＣＭ２１０は、遠隔カウンターウェイトシステム２４０を含む。遠隔カウンターウェイトシステム２４０は、例えば、ＰＣＭ２１０の流体圧力が所定の範囲を外れた場合に、ブレード２０２の位置に影響を与えるようになっている複数のカウンターウェイト２４２を含む。遠隔カウンターウェイトシステム２４０は、ブレード保持機構２０５から離れている。ファン組立体１１４のようなファンハブ半径比が小さいファン組立体において、ブレード保持機構（例えば、ブレード保持機構２０５）及びカウンターウェイトシステム及び／又はフェールセーフ機構（例えば、遠隔カウンターウェイトシステム２４０）は、ファンハブ半径比に貢献する。ファンハブ２０６の直径（従って、ファンハブ半径比）を小さくすることでエンジン１０の推進効率が高くなり、全体的なエンジン性能の向上が容易になる。さらに、カウンターウェイトの有効性は、カウンターウェイト（例えば、カウンターウェイト２４２）とブレードのピッチ回転軸（例えば、ピッチ軸２１６）との距離に依存する。隣接するブレード２０２の間の空間はファンハブ２０６において制限されるようになるので、ファンハブに直接取り付けられて軸２１６の周りで回転する従来のカウンターウェイトは、非常に重くかつ効率が悪い場合があった。遠隔カウンターウェイトシステム２４０は、カウンターウェイト２４２がユニゾンリング４３０（図４に関連して図示及び説明する）に対する機械的取り付けによりアクチュエータ２１２に作用することを可能にすることでこのような問題を解決するのを助け、ファンハブ２０６の直径を小さくすることが容易になる。

エンジン１０（図１に示す）の他の実施形態において、ファン組立体１１４は、２列以上のブレードを含むことができ、例えば、ブレードの第２列は、ブレード２０２に対して逆向きに回転可能であることを理解されたい。このような代替的な実施形態において、本明細書に記載のＰＣＭ２１０に類似した第２のＰＣＭは、第２列のブレードに対応することができる。

図３は、ファン組立体１１４（図２に示す）のファンハブ２０６（図２に示す）の斜視図である。ファンハブ２０６は、略環状形状（例えば、多角形形状）にしっかりと連結又は一体成形された複数のハブセグメント３０２を含む。１枚のファンブレード２０２（図２に示す）は、ブレード保持機構２０５で各ハブセグメント３０２に結合することになる。詳細には、例示的な実施形態において、各ブレード保持機構２０５は、ハブ２０６の回転時に関連のファンブレード２０２をハブ２０６上に保持するが、関連のブレード２０２がピッチ軸２１６の周りでハブ２０６に対して回転可能になるのを容易にするトラニオン３０５である（すなわち、トラニオン３０５は、エンジン中心線２０８の周りでの回転時にブレード２０２から発生する遠心荷重のための荷重経路をもたらすのを容易にする）。各ハブセグメント３０２は、ブレード２０２を保持するようになった１つのトラニオン３０５及びハブセグメント３０２におけるトラニオン３０５の回転を容易にするようになった少なくとも１つの軸受（図示せず）を含む。少なくとも１つの軸受は、１又は２以上のローラー軸受、テーパー軸受、及び／又はトラニオン３０５の回転を容易にする何らかの適切な軸受構成を含む、何らかの適切な軸受構成を含むことができる。

ここで図３に戻ると、一部の実施形態において、ブレード２０２の所定のピッチ又は回転角を定めることができる。例えば、ブレード２０２は、±９０°、±６０°、±３０°、又は何らかの他の対称な範囲で回転すること、又は０°位置（図２のブレード２０２が示す）に関して＋９０°から−６０°といった非対称な範囲とすることができる。１つの実施形態において、ブレード２０２は、最大約１３０°の全回転角度で旋回し、作動時の入射角変動に対応して地上で逆推力を発生するようになっている。このような実施形態において、ＰＣＭ２１０（同様に図２に示す）は、ブレード２０２の回転範囲を制限する１又は２以上の機械式又は油圧式ストップを含む。例示の実施形態において、各トラニオン３０５は、少なくとも１つの「ストップフランジ」３１０を含む。各ハブセグメント３０２は、少なくとも１つの対応する「ストップポスト」３１２を含む。ストップフランジ３１０及びストップポスト３１２は、協働して対応するトラニオン３０５のための機械式ストップを形成する。詳細には、トラニオン３０５は、ブレード２０２をピッチ軸２１６の周りでストップフランジ３１０がストップポスト３１２に接触するまで自由に回転させることができ、その結果、トラニオン３０５はそれ以上回転しない。何らかの適切な機械式ストップを実装することができるので、本明細書に例示した「フランジ及びポスト」の実施形態に限定されないことを理解されたい。他の実施形態において、油圧式ストップが油圧アクチュエータ２１２に実装される。例えば、バルブ、ゲート、又はバリア等の油圧式ストップは、ブレード２０２が限界ピッチ範囲に到達した場合に油圧アクチュエータ２１２の１又は２以上のポート又は入口に設けることができる。従って、油圧式ストップは、油圧アクチュエータ２１２がさらに回転するのを阻止し、油圧アクチュエータ２１２、結果的にブレード２０２を所定位置に効果的にロックする。

図４は、ファン組立体１１４（図２に示す）の別の実施形態の一部の概略的斜視図である。例示の実施形態において、油圧アクチュエータ２１２は、パドル式油圧アクチュエータ４００である。パドル式油圧アクチュエータ４００は、ドラム４０２及びポート組立体４０４をさらに含む。ポート組立体４０４は、複数の油圧ポート４０６、４０８、４１０；複数の油圧流体受け取りプラナム４１２；複数の油圧流体チャンネル４１４（図２の供給ライン２２８と同じものとすることができる）；複数の油圧流体移送管体４１６；ピッチアクチュエータ４１８；及び複数のピッチアクチュエータベーン又はパドル４２０を含む。油圧アクチュエータ４００は、トラニオン３０５（図３に示す）の各々及び油圧アクチュエータ４００に機械的に結合して全てのラニオン３０５を同時に回転させるようになったユニゾンリング４３０に回転可能に結合する。ピッチアクチュエータパドル４２０は、シャフト１２６からドラム４０２の内径まで半径方向外向きに延びる。油圧ポート４０６、４０８、及び４１０は、増大油圧ポート４０６、排出油圧ポート４０８、減少油圧ポート４１０を含む。油圧流体受け入れプラナム４１２、油圧流体チャンネル４１４、及び油圧流体移送管体４１６の各々は、増大油圧ポート４０６、排出油圧ポート４０８、及び減少油圧ポート４１０のうちの１つと流れ連通状態の少なくとも１つの要素を含むので、油圧流体は、油圧アクチュエータ２１２に適切に送られ、油圧アクチュエータ４００を回転させてブレード２０２のピッチを増大又は減少させるようになっている。

１つの実施形態において、パドル式油圧アクチュエータ４００は、ベルクランク４４０のシステムによってファンブレード２０２のピッチを変えるように構成される。ベルクランク４４０は、第１の部分４４２及び第２の部分４４４を含む。ベルクランク４４０は、軸４４６（ピッチ軸２１６と同軸）の周りを回転する。１つの実施形態において、ベルクランク４４０のうちの１つは、ブレード保持機構２０５（例えば、図３に示すトラニオン３０５）のうちの１つに駆動可能に結合する。詳細には、ベルクランク４４０の第１の部分４４２はトラニオン３０５に結合し、ベルクランク４４０の第２の部分４４４は、油圧アクチュエータ４００のパドル４２０及び／又はユニゾンリング４３０のうちの少なくとも１つに結合するか又は近接する（例えば、ヨーク機構４４８によって）。作動時、パドル４２０はベルクランク４４０を作動させ、ベルクランク４４０は、パドル４２０の運動をトラニオン３０５の運動に変換し、トラニオン３０５の回転を助長してブレード２０２を角度変位させる。

例示的な実施形態において、油圧アクチュエータ２１２及び／又はパドル式油圧アクチュエータ４００は、例えば、ユニゾンリング４３０によってトラニオン３０５の各々に対する機械的結合を容易にするので、全てのブレード２０２は、油圧アクチュエータ２１２、４００の運動（例えば、回転）によってそれぞれのピッチ軸２１６の周りで均一かつ同時に回転する。ブレード２０２の均一かつ同時的な回転により、ファン組立体１１４の効率及び信頼性を向上させるのが容易になる。従って、油圧アクチュエータ２１２は、パドル式油圧アクチュエータ４００に限定されないこと、及び油圧アクチュエータ２１２は、このような機械的結合をもたらすように構成された何らかの適切なアクチュエータタイプとすることができることを理解されたい。例えば、代替的な実施形態において、油圧アクチュエータ２１２は、エンジン中心線２０８で規定された軸に対して平行移動するように構成されたリニアアクチュエータである。このような実施形態において、ＰＣＭ２１０は、トラニオン３０５の各々に対するリニアアクチュエータとは別の、全てのブレード２０２の均一かつ同時的なピッチ変更を容易にする代替的な機械結合部を含む。さらに他の実施形態において、油圧アクチュエータ２１２は、ファン組立体１１４の固定フレームに取り付けられた複数のアクチュエータを含むことができる。このような実施形態において、ＰＣＭ２１０は、固定−回転軸受接合を含み、この軸受支持を介して複数のアクチュエータによるブレード２０２のピッチ制御を容易にするようになっている。

例示的な実施形態において、遠隔カウンターウェイトシステム２４０のカウンターウェイト２４２は、ユニゾンリング４３０を介してトラニオン３０５に機械的に結合する。ＰＣＭ２１０の油圧流体圧が所定範囲の外にある場合、例えば、流体圧が非常に低い場合、遠隔カウンターウェイトシステム２４０は、カウンターウェイト２４２がブレード２０２の位置に影響を与えるようにカウンターウェイト２４２を位置付けるように構成される。詳細には、カウンターウェイト２４２は、トラニオン３０５を回転させ、結果的にブレード２０２を所定ピッチだけ回転させるように構成される。例示的な実施形態において、カウンターウェイト２４２は、流体圧の喪失時にブレード２０２を適切なフェザリングピッチに位置付ける。このフェザリング位置は、ファン組立体１１４を駆動しているタービン３０（図１に示す）に最大負荷トルクを加える。追加的に又は代替的に、カウンターウェイト２４２は、前述のフェールセーフ能力の有無に関わらず、ユニゾンリング４３０によってトラニオン３０５の回転を容易にするように構成することができる。

前述のピッチ制御機構は、タービンエンジンファン組立体の効率及び信頼性を高めるための費用効率が高い方法を提供する。特に、ファン組立体のファンブレードの同時的かつ均一なピッチ変更を実現するために、ファン組立体と軸対称に回転するように構成された単一の油圧アクチュエータが提供される。加えて、遠隔カウンターウェイトシステムは、他のカウンターウェイトシステムに対する改善を可能にし、非遠隔カウンターウェイトシステムに比べて、ファン組立体の直径を低減しかつカウンターウェイトを軽量化するのを容易にすると同時に、油圧流体圧の喪失時にブレードを安全な位置に位置付けることでファン組立体の信頼性を高めるようになっている。単一のマスターアクチュエータを備えることで、タービンエンジンのピッチ変更機構の複雑性を軽減するのが容易になり、結果的に、効率の改善が助長され及び／又はファン組立体の軽量化が助長される。

上記ではマスター油圧ロータリーアクチュエータを含むピッチ変更機構（ＰＣＭ）の例示的な実施形態が詳細に説明されている。ＰＣＭ及びアクチュエータ、並びに当該システム及び装置の作動方法は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、システムの構成要素及び／又は方法ステップは、本明細書に記載の他の構成要素及び／又はステップとは独立して別個に利用することができる。例えば、ファンブレードのピッチ変更能力を有するファン組立体を必要とする他のシステムと組み合わせて使用することもでき、本明細書に記載のシステム及び方法のみの実施に限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、現在ファン組立体を収容及び受け入れるように構成されている多くの他のエンジン用途に関して実装及び利用することができる。

種々の実施形態の特定の特徴は一部の図面で示され、他の図面では示されない場合があるが、これは便宜上のことに過ぎない。本開示の原理によれば、図面の何れかの特徴は、他の何れかの図面のあらゆる特徴と組み合わせて言及し及び／又は特許請求することができる。

本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本開示を説明し、また、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並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本開示を実施することを可能にする。本開示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。

最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
回転中心軸線を有するファン組立体のブレードのピッチを制御するためのピッチ制御機構（ＰＣＭ）であって、
上記ファン組立体に対して軸対称に配置され、上記ファン組立体のブレードを第１の位置と第２の位置との間で角度変位させるように構成された油圧アクチュエータと、
上記油圧アクチュエータと油圧流体移送スリーブとの間を流れ連通状態で接続する複数の油圧流体供給ラインと、
を備えるＰＣＭであって、
上記油圧流体移送スリーブは、加圧油圧流体の流れを上記油圧流体移送スリーブの固定部材と上記油圧流体移送スリーブの回転部材との間の間隙を横切って移送するように構成される、ＰＣＭ。
［実施態様２］
上記油圧アクチュエータは、上記ファン組立体に駆動可能に結合するシャフトを囲む、実施態様１に記載のＰＣＭ。
［実施態様３］
上記油圧アクチュエータは、ロータリーアクチュエータである、実施態様１に記載のＰＣＭ。
［実施態様４］
上記油圧アクチュエータは、リニアアクチュエータである、実施態様１に記載のＰＣＭ。
［実施態様５］
上記油圧アクチュエータは、ベルクランク及びヨークシステムによって上記ファンブレードのピッチを変えるように構成されたパドル式アクチュエータを備える、実施態様１に記載のＰＣＭ。
［実施態様６］
上記パドル式油圧アクチュエータは、複数のパドルを備える、実施態様５に記載のＰＣＭ。
［実施態様７］
上記ＰＣＭは、上記ファン組立体のハブの周りで円周方向に離間した複数のブレードトラニオンに作動的に結合した単一の油圧アクチュエータを備え、上記ブレードトラニオンは、それぞれのブレードを支持しかつ上記それぞれのブレードからの荷重を上記ハブに伝達するように構成される、実施態様１に記載のＰＣＭ。
［実施態様８］
上記ブレードトラニオンは、上記それぞれのブレードのピッチに影響を及ぼすように構成されたカウンターウェイトに機械的に結合される、実施態様７に記載のＰＣＭ。
［実施態様９］
回転中心軸線を有するファン組立体のブレードのピッチを制御するための方法であって、
油圧アクチュエータを上記ファン組立体に対して軸対称に配置する段階と、
複数の油圧流体供給ラインを流れ連通状態で上記油圧アクチュエータ及び油圧流体移送スリーブに接続する段階と、
上記油圧流体移送スリーブの固定部材と上記油圧流体移送スリーブの回転部材との間の間隙を横切って加圧油圧流体の流れを移送する段階と、
上記油圧アクチュエータを使用して、上記ファン組立体の上記ブレードを第１の位置と第２の位置との間で角度変位させる段階と、
を含む方法。
［実施態様１０］
上記油圧アクチュエータを上記ファン組立体に対して軸対称に配置する段階は、上記油圧アクチュエータを、上記ファン組立体に作動的に結合するシャフトを囲むように配置する段階を含む、実施態様９に記載の方法。
［実施態様１１］
上記油圧アクチュエータを上記ファン組立体に対して軸対称に配置する段階は、油圧ロータリーアクチュエータを、上記ファン組立体に対して軸対称に配置する段階を含む、実施態様９に記載の方法。
［実施態様１２］
上記油圧アクチュエータを上記ファン組立体のハブの周りで円周方向に離間した複数のブレードトラニオンに作動的に結合する段階と、
上記ブレードトラニオンの各々を、上記それぞれのピッチに影響を与えるようになったカウンターウェイトに作動的に結合する段階と、
をさらに含み、
上記ブレードトラニオンは、それぞれのブレードを支持しかつ上記それぞれのブレードから上記ハブに荷重を伝達するように構成される、実施態様９に記載の方法。
［実施態様１３］
多段圧縮機を含むコアエンジンと、
上記コアエンジンから発生したガスによって駆動される出力タービンから動力を供給されるファン組立体と、
回転中心軸線を有する上記ファン組立体のブレードのピッチを制御するためのピッチ制御機構（ＰＣＭ）と、
を備えるターボファンエンジンであって、上記ＰＣＭは、
上記ファン組立体に対して軸対称に配置され、上記ファン組立体のブレードを第１の位置と第２の位置との間で角度変位させるように構成された油圧アクチュエータと、
上記油圧アクチュエータと油圧流体移送スリーブとの間を流れ連通状態で接続する複数の油圧流体供給ラインと、
を備え、
上記油圧流体移送スリーブは、加圧油圧流体の流れを上記油圧流体移送スリーブの固定部材と上記油圧流体移送スリーブの回転部材との間の間隙を横切って移送するように構成される、ターボファンエンジン。
［実施態様１４］
上記油圧アクチュエータは、上記ファン組立体に駆動可能に結合するシャフトを囲む、実施態様１３に記載のＰＣＭ。
［実施態様１５］
上記油圧アクチュエータは、ロータリーアクチュエータである、実施態様１３に記載のＰＣＭ。
［実施態様１６］
上記油圧アクチュエータは、リニアアクチュエータである、実施態様１３に記載のＰＣＭ。
［実施態様１７］
上記油圧アクチュエータは、ベルクランク及びヨークシステムによって上記ファンブレードのピッチを変えるように構成されたパドル式アクチュエータを備える、実施態様１３に記載のＰＣＭ。
［実施態様１８］
上記パドル式油圧アクチュエータは、複数のパドルを備える、実施態様１７に記載のＰＣＭ。
［実施態様１９］
上記ＰＣＭは、上記ファン組立体のハブの周りで円周方向に離間した複数のブレードトラニオンに作動的に結合した単一の油圧アクチュエータを備え、上記ブレードトラニオンは、それぞれのブレードを支持しかつ上記それぞれのブレードからの荷重を上記ハブに伝達するように構成される、実施態様１７に記載のＰＣＭ。
［実施態様２０］
上記ブレードトラニオンは、上記それぞれのブレードのピッチに影響を及ぼすように構成されたカウンターウェイトに機械的に結合される、実施態様１９に記載のＰＣＭ。

１０ガスタービンエンジン
１２長手方向中心線
１４ファン組立体
１６コアタービンエンジン
１８外部ケーシング
２０環状入口
２２ＬＰ圧縮機
２４ＨＰ圧縮機
２６燃焼セクション
２８ＨＰタービン
３０ＬＰタービン
３２ジェット排出ノズルセクション
３４ＨＰシャフト又はスプール
３６ＬＰシャフト
３７流路
３８可変ピッチファン
４０ファンブレード
４２ファンハブ
４４ピッチ変更機構（ＰＣＭ）
４６ギヤボックス
４８フロントハブ
５０ナセル
５２出口ガイドベーン
５４下流セクション
５６バイパス空気流通路
５８空気
６０入口
６２第１の部分
６４第２の部分
６６燃焼ガス
６８ＨＰタービンステータベーン
７０ＨＰタービンロータブレード
７２ＬＰタービンステータベーン
７４ＬＰタービンロータブレード
７６ファンノズル排出セクション
７８高温ガス経路
１１４ファン組立体
１２６シャフト
２００ファン組立体の一部
２０２ブレード
２０４回転フレーム
２０５ブレード保持機構
２０６ファンハブ
２０８シャフト中心線
２１０ピッチ変更機構（ＰＣＭ）
２１１油圧流体移送システム
２１２マスター油圧アクチュエータ
２１４矢印（エンジン中心線周りの油圧アクチュエータの回転）
２１６ピッチ軸
２１８矢印（ピッチ軸周りのブレードの回転）
２２０油圧流体移送スリーブ
２２２固定部材
２２４回転部材
２２６間隙
２２８流体供給ライン
２３０第１の供給ライン
２３２第２の供給ライン
２３４排出ライン
２３６出力ギヤボックス
２４０遠隔カウンターウェイトシステム
２４２カウンターウェイト
３０２ハブセグメント
３０５トラニオン
３１０ストップフランジ
３１２ストップポスト
４００パドル式油圧アクチュエータ
４０２ドラム
４０４ポート組立体
４０８増大油圧ポート
４０８排出油圧ポート
４１０減少油圧ポート
４１２油圧流体受け入れプラナム
４１４油圧流体チャンネル
４１６油圧流体移送管体
４１８ピッチアクチュエータ
４２０パドル
４３０ユニゾンリング
４４０ベルクランク
４４２第１の部分
４４４第２の部分
４４６軸
４４８ヨーク機構

Claims

回転中心軸線（２０８）を有するファン組立体（１１４）のブレード（２０２）のピッチを制御するためのピッチ制御機構（ＰＣＭ）（２１０）であって、
前記ファン組立体（１１４）に対して軸対称に配置され、前記ファン組立体（１１４）のブレード（２０２）を第１の位置と第２の位置との間で角度変位させるように構成された油圧アクチュエータ（２１２）と、
前記油圧アクチュエータ（２１２）と油圧流体移送スリーブ（２２０）との間を流れ連通状態で接続する複数の油圧流体供給ライン（２２８）と、
を備えるＰＣＭであって、
前記油圧流体移送スリーブ（２２０）は、加圧油圧流体の流れを前記油圧流体移送スリーブ（２２０）の固定部材（２２２）と前記油圧流体移送スリーブ（２２０）の回転部材（２２４）との間の間隙を横切って移送するように構成される、ＰＣＭ。
前記油圧アクチュエータ（２１２）は、前記ファン組立体（１１４）に駆動可能に結合するシャフト（１２６）を囲む、請求項１に記載のＰＣＭ。
前記油圧アクチュエータ（２１２）は、ロータリーアクチュエータである、請求項１に記載のＰＣＭ。
前記油圧アクチュエータ（２１２）は、ベルクランク（４４０）及びヨーク（４４６）システムによって前記ファンブレード（２０２）のピッチを変えるように構成されたパドル式アクチュエータ（４００）を備える、請求項１に記載のＰＣＭ。
前記ＰＣＭは、前記ファン組立体（１１４）のハブ（２０６）の周りで円周方向に離間した複数のブレードトラニオン（３０５）に作動的に結合した単一の油圧アクチュエータ（２１２）を備え、前記ブレードトラニオン（３０５）は、それぞれのブレード（２０２）を支持しかつ前記それぞれのブレード（２０２）からの荷重を前記ハブ（２０６）に伝達するように構成される、請求項１に記載のＰＣＭ。
多段圧縮機（２２、２４）を含むコアエンジン（１６）と、
前記コアエンジン（１６）から発生したガスによって駆動される出力タービン（３０）から動力を供給されるファン組立体（１１４）と、
回転中心軸線（２０８）を有する前記ファン組立体（１１４）のブレード（２０２）のピッチを制御するためのピッチ制御機構（ＰＣＭ）（２１０）と、
を備えるターボファンエンジン（１０）であって、前記ＰＣＭは、
前記ファン組立体（１１４）に対して軸対称に配置され、前記ファン組立体（１１４）のブレード（２０２）を第１の位置と第２の位置との間で角度変位させるように構成された油圧アクチュエータ（２１２）と、
前記油圧アクチュエータ（２１２）と油圧流体移送スリーブ（２２０）との間を流れ連通状態で接続する複数の油圧流体供給ライン（２２８）と、
を備え、
前記油圧流体移送スリーブ（２２０）は、加圧油圧流体の流れを前記油圧流体移送スリーブ（２２０）の固定部材（２２２）と前記油圧流体移送スリーブ（２２０）の回転部材（２２４）との間の間隙を横切って移送するように構成される、ターボファンエンジン（１０）。
前記油圧アクチュエータ（２１２）は、前記ファン組立体（１１４）に駆動可能に結合するシャフト（１２６）を囲む、請求項６に記載のＰＣＭ。
前記油圧アクチュエータ（２１２）は、ロータリーアクチュエータである、請求項６に記載のＰＣＭ。
前記油圧アクチュエータ（２１２）は、ベルクランク（４４０）及びヨーク（４４６）システムによって前記ファンブレード（２０２）のピッチを変えるように構成されたパドル式アクチュエータ（４００）を備える、請求項６に記載のＰＣＭ。
前記ＰＣＭは、前記ファン組立体（１１４）のハブ（２０６）の周りで円周方向に離間した複数のブレードトラニオン（３０５）に作動的に結合した単一の油圧アクチュエータ（２１２）を備え、前記ブレードトラニオン（３０５）は、それぞれのブレード（２０２）を支持しかつ前記それぞれのブレード（２０２）からの荷重を前記ハブ（２０６）に伝達するように構成される、請求項６に記載のＰＣＭ。