JP2024025379A - ガスタービンの組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタービンを構成する複合材部品及び金属部品を互いに締結してなる構造の強度低下を防止する。【解決手段】ガスタービンの組立体は、ボルト孔を含む金属部品と、前記金属部品と重なる複合材部品と、前記金属部品のボルト孔に合致するボルト孔を含むリテーナと、前記リテーナの前記ボルト孔と前記金属部品の前記ボルト孔とに挿通し、前記リテーナを介して前記複合材部品を押圧することで、前記複合材部品を前記金属部品に固定するボルトと、を備える。前記リテーナは、前記複合材部品の外部において前記金属部品を押圧する第１押圧面と、前記複合材部品を前記金属部品に押圧する第２押圧面と、を含む。【選択図】図５

Description

本開示は、ガスタービンの組立体に関する。

特許文献１には、ガスタービンを構成する組立体であって複合材部品及び金属部品を互いに締結してなるものが開示されている。この組立体では、複合材部品のボルト孔と金属部品のボルト孔とに挿通したボルトにナットが螺合し、ボルトの頭部と複合材部品との間にフランジ付きリテーナが挟まれている。

US 2017/0268546 A1

ところで、ボルト孔を有する部品では、ボルト孔の近傍に応力が集中し得る。複合材部品では、ボルト孔が形成されるとボルト孔にて強化繊維が切断されるため、金属部品に比べて強度低下が起こりやすい。

本開示の一態様は、ガスタービンを構成する複合材部品及び金属部品を互いに締結してなる構造の強度低下を防止することを目的とする。

本開示の一態様に係るガスタービンの組立体は、少なくとも１つのボルト孔を含む金属部品と、前記金属部品と重なる複合材部品と、前記金属部品のボルト孔に合致するボルト孔を含む少なくとも１つのリテーナと、前記リテーナの前記ボルト孔と前記金属部品の前記ボルト孔とに挿通し、前記リテーナを介して前記複合材部品を押圧することで、前記複合材部品を前記金属部品に固定する少なくとも１つのボルトと、を備える。前記リテーナは、前記複合材部品の外部において前記金属部品を押圧する第１押圧面と、前記複合材部品を前記金属部品に押圧する第２押圧面と、を含む。

本開示の一態様によれば、ボルトの軸力によって、リテーナの第１押圧面が複合材部品の外部で金属部品を押圧しつつ、リテーナの第２押圧面が複合材部品を金属部品に押圧する。これにより、複合材部品にボルト孔が無くても、ボルトの軸力によって複合材部品及び金属部品が互いに締結される。よって、複合材部品及び金属部品を互いに締結してなる構造の強度低下を防止できる。

図１は、第１実施形態に係るガスタービンの断面図である。 図２は、図１の要部断面図である。 図３は、図２のガスタービンを構成する組立体の側面図である。 図４は、図３の組立体の正面図である。 図５は、図４のIV－IV線断面図である。 図６は、図５の締結構造の斜視図である。 図７は、第２実施形態に係る組立体の締結構造の断面図である。 図８は、第３実施形態に係る組立体の締結構造の断面図である。 図９は、第４実施形態に係る組立体の締結構造の断面図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

図１は、実施形態に係るガスタービン１の断面図である。図１に示すように、ガスタービン１は、回転軸２、ファン３、圧縮機４、燃焼器５、タービン６、ケーシング７及びファンケースアッセンブリ８を備える。回転軸２は、ガスタービン１の前後方向に延びる。ファン３は、回転軸２の前部に接続され、回転軸２と共に回転する。圧縮機４、燃焼器５及びタービン６は、この順に前方から後方に向けて回転軸２に沿って並んでいる。ケーシング７は、回転軸２、圧縮機４、燃焼器５及びタービン６を収容している。ケーシング７及びファンケースアッセンブリ８は、回転軸２の軸線Ｘと一致する軸線を有する筒状物である。

ガスタービン１は、例えば、二軸ガスタービンエンジンであるが、三軸ガスタービンエンジン等であってもよい。圧縮機４は、低圧圧縮機４ａと、低圧圧縮機４ａの後方に配置された高圧圧縮機４ｂとを有する。タービン６は、高圧タービン６ｂと、高圧タービン６ｂの後方に配置された低圧タービン６ａとを有する。回転軸２は、低圧圧縮機４ａを低圧タービン６ａに連結する低圧軸２ａと、高圧圧縮機４ｂを高圧タービン６ｂに連結する高圧軸２ｂとを有する。高圧軸２ｂは、内部に中空空間を有する筒状軸である。低圧軸２ａは、高圧軸２ｂの中空空間に挿通されている。低圧タービン６ａは、圧縮機４の前方に配置されたファン３に低圧軸２ａを介して連結されている。

ファン３は、筒状のファンケースアッセンブリ８により覆われている。ケーシング７とファンケースアッセンブリ８との間には、円筒状のバイパス路Ｂが形成されている。ファン３により吸い込まれた空気は、このバイパス路Ｂを流れて後方に噴出されて推進力を発生する。

図２は、図１の要部断面図である。図２は、ファン３から圧縮機４にエアを導く部分及びその近傍を拡大した断面図である。ガスタービン１は、実質的に円筒形状の構造体１０を備える。構造体１０の軸線は、ガスタービン１の回転軸の軸線Ｘと一致する。軸線Ｘが延びる方向は、ガスタービン軸線方向Ｘと称する。ガスタービン軸線方向Ｘに直交する方向は、ガスタービン径方向Ｒと称する。構造体１０は、静翼ユニット１１、前方流路部品１２、フロントパネル１３、リヤパネル１４、後方流路部品１５、アウターケース１６及びエア通路Ｆを備える。

静翼ユニット１１は、金属部品である。静翼ユニット１１は、複数の静翼２１と、インナーハウジング２２、アウターハウジング２３、フロントブラケット２４及びリヤブラケット２５を含む。複数の静翼２１は、軸線Ｘ周りの周方向に互いに間隔をあけて配置されている。静翼２１は、ガスタービン軸線方向Ｘの前方から圧縮機に向かうエアを整流する。インナーハウジング２２及びアウターハウジング２３は、軸線Ｘを中心線とする円筒体である。インナーハウジング２２の外周面には、ガスタービン径方向Ｒにおける静翼２１の内端が接続されている。アウターハウジング２３の内周面には、ガスタービン径方向Ｒにおける静翼２１の外端が接続されている。ガスタービン径方向Ｒにおけるアウターハウジング２３の外側にはバイパス路Ｂが画定されている。フロントブラケット２４は、インナーハウジング２２の前部からガスタービン径方向Ｒの内側に突出している。リヤブラケット２５は、インナーハウジング２２の後部からガスタービン径方向Ｒの内側に突出している。

前方流路部品１２は、ガスタービン軸線方向Ｘにおける静翼ユニット１１の前方に配置され、インナーハウジング２２に前方から連結されている。フロントパネル１３は、前方流路部品１２のガスタービン径方向Ｒの内側に配置され、後述する締結構造１８に連結されている。

フロントパネル１３は、繊維強化樹脂を含む複合材部品である。フロントパネル１３は、静翼ユニット１１のフロントブラケット２４に締結されている。フロントパネル１３及び静翼ユニット１１は、ガスタービン１の回転軸の周囲に位置してガスタービン軸線方向Ｘに互いに重なる筒状部品である。前方流路部品１２とフロントパネル１３と静翼ユニット１１とが締結構造１８により組み合わされて組立体２０をなしている。前方流路部品１２とフロントパネル１３とフロントブラケット２４との締結構造１８については、後述する。

リヤパネル１４は、後方流路部品１５のガスタービン径方向Ｒの内側に配置され、静翼ユニット１１のリヤブラケット２５に連結されている。フロントパネル１３、静翼ユニット１１のインナーハウジング２２及びリヤパネル１４が画定する内部空間には、ガスタービン１の回転軸の動力を変速してファンに伝達する変速機や当該回転軸を支持する軸受等が配置されている。

後方流路部品１５は、ガスタービン軸線方向Ｘにおける静翼ユニット１１の後方に配置され、インナーハウジング２２に後方から連結されている。アウターケース１６は、後方流路部品１５からガスタービン径方向Ｒの外側に離れて配置されている。アウターケース１６は、ガスタービン軸線方向Ｘにおける静翼ユニット１１の後方に配置され、アウターハウジング２３に後方から連結されている。

前方流路部品１２、インナーハウジング２２及び後方流路部品１５の外周面は、ガスタービン軸線方向Ｘに滑らかに連なっている。アウターハウジング２３及びアウターケース１６の内周面は、ガスタービン軸線方向Ｘに滑らかに連なっている。前方流路部品１２、インナーハウジング２２及び後方流路部品１５の外周面と、アウターハウジング２３及びアウターケース１６の内周面と、の間には、エア通路Ｆが画定されている。エア通路Ｆは、ファン３に向けて前方に開口している。ファン３からエア通路Ｆに流入したエアは、圧縮機４に導かれる。

なお、前方流路部品１２、リヤパネル１４、後方流路部品１５及びアウターケース１６の少なくとも１つが繊維強化樹脂を含む複合材部品である場合には、その少なくとも１つは静翼ユニット１１に対して締結構造１８と同じ構造により締結されてもよい。

図３は、図２のガスタービン１を構成する組立体２０の側面図である。図４は、図３の組立体２０の正面図である。図３及び４では、フロントパネル１３及びフロントブラケット２４は、簡略化して図示されている。フロントパネル１３は、例えば、実質的に円錐台形状を有する。フロントブラケット２４は、例えば、実質的にリング形状を有する。フロントパネル１３は、フロントブラケット２４に対してガスタービン軸線方向Ｘに前方から重ねられている。

フロントパネル１３とフロントブラケット２４との締結構造１８は、複数のリテーナ１９と、複数のリテーナ１９にそれぞれ対応する複数のボルトＢと、を含む。フロントパネル１３は、フロントブラケット２４に対してリテーナ１９を介してボルトＢにより締結されている。複数のリテーナ１９は、軸線Ｘ周りの周方向Ｃに互いに間隔をあけて配置されている。

図５は、図４のIV－IV線断面図である。なお、以下の説明では、フロントブラケット２４を金属部品２４と称し、フロントパネル１３を複合材部品１３と称する。図５に示すように、金属部品２４は、ボルトＢが螺合される複数のボルト孔Ｈ１を有する。複数のボルト孔Ｈ１は、軸線Ｘ（図４参照）周りの周方向Ｃに互いに間隔をあけて配置されている。ボルト孔Ｈ１は、その内周面に雌ネジを有する。例えば、雌ネジを有するインサート部材が金属部品２４の穴にインサートされることでボルト孔Ｈ１が形成され得る。なお、ボルト孔Ｈ１及びボルトＢは、任意の個数を使用することができる。

ボルトＢの軸線Ｐが延びる方向は、ボルト軸線方向Ｐと称する。ボルト軸線方向Ｐに直交する方向は、垂直面方向Ｑと称する。金属部品２４は、ボルト軸線方向Ｐの第１側に向けて開口し、軸線Ｘ周りの周方向に延びた環状凹所２６を有する。ボルト軸線方向Ｐの第１側は、ガスタービン軸線方向Ｘの前側に対応し、ボルト軸線方向Ｐの第２側は、ガスタービン軸線方向Ｘの後側に対応する。ボルト孔Ｈ１は、環状凹所２６の底部に形成されている。

環状凹所２６は、第１受圧面２６ａ、第２受圧面２６ｂ及び変位規制面２６ｃを有する。第１受圧面２６ａは、環状凹所２６の底面であり、ボルト軸線方向Ｐの第１側に向いている。第１受圧面２６ａには、ボルト孔Ｈ１が開口している。

第２受圧面２６ｂは、第１受圧面２６ａの垂直面方向Ｑの一方側からボルト軸線方向Ｐの第１側に延びている。具体的には、第２受圧面２６ｂは、第１受圧面２６ａにおけるガスタービン径方向Ｒの外端からボルト軸線方向Ｐの第１側に延びている。第２受圧面２６ｂは、ボルト軸線方向Ｐの第２側から第１側に向かうにつれてボルトＢの軸線Ｐから離れるように、ボルト軸線方向Ｐに対して傾斜している。

変位規制面２６ｃは、第１受圧面２６ａの垂直面方向Ｑの他方側からボルト軸線方向Ｐの第１側に延びている。具体的には、変位規制面２６ｃは、第１受圧面２６ａにおけるガスタービン径方向Ｒの内端からボルト軸線方向Ｐの第１側に延びている。変位規制面２６ｃは、ボルト軸線方向Ｐに平行に延びている。

複合材部品１３は、円錐台形状を有する本体部３１と、本体部３１の大径側に連続する外縁部３２と、を含む。複合材部品１３の外縁部３２は、ボルト軸線方向Ｐの第１側から金属部品２４に重なっている。複合材部品１３は、ボルト軸線方向Ｐから見て複合材部品の外部に金属部品２４のボルト孔Ｈ１が位置するように配置されている。外縁部３２は、本体部３１よりも厚肉である。外縁部３２は、コア部３３、外側増厚部３４及び内側増厚部３５を有する。コア部３３は、本体部３１と同じ肉厚で本体部３１に連続している。外側増厚部３４は、ガスタービン径方向Ｒにおけるコア部３３の外側に隣接している。内側増厚部３５は、ガスタービン径方向Ｒにおけるコア部３３の内側に隣接している。

複合材部品１３の外縁部３２は、ボルト軸線方向Ｐの第２側に向いた当接面３２ａを有する。複合材部品１３の当接面３２ａは、金属部品２４の第１受圧面２６ａに対してボルト軸線方向Ｐに当接している。複合材部品１３の外縁部３２は、ガスタービン径方向Ｒの内側に向いた変位規制面３２ｂを有する。変位規制面３２ｂは、ボルト軸線方向Ｐに平行に延びている。複合材部品１３の変位規制面３２ｂは、複合材部品１３の成型時に形成してもよいし、複合材部品１３の成型後に内側増厚部３５を機械加工して形成してもよい。なお、複合材部品１３及び金属部品２４は、互いに直接的に当接してもよいし、間接的に当接してもよい。

複合材部品１３の変位規制面３２ｂは、金属部品２４の変位規制面２６ｃに対して垂直面方向Ｑに当接している。金属部品２４の変位規制面２６ｃは円筒状の外周面であり、複合材部品１３の変位規制面３２ｂは円筒状の内周面である。即ち、複合材部品１３は、金属部品２４に対して嵌合している。そのため、金属部品２４及び複合材部品１３の変位規制面２６ｃ，３２ｂにより、複合材部品１３が金属部品２４に対して垂直面方向Ｑに変位することが規制される。

複合材部品１３の外縁部３２は、ガスタービン径方向Ｒの外側に向いた受圧面３２ｃを有する。複合材部品１３の受圧面３２ｃは、複合材部品１３の成型時に形成してもよいし、複合材部品１３の成型後に外側増厚部３４を機械加工して形成してもよい。複合材部品１３の受圧面３２ｃと金属部品２４の第２受圧面２６ｂとは、ボルトＢの軸線Ｐを挟んで垂直面方向Ｑに対向している。複合材部品１３の受圧面３２ｃは、ボルト軸線方向Ｐの第２側から第１側に向かうにつれてボルトＢの軸線Ｐから離れるように、ボルト軸線方向Ｐに対して傾斜している。

複合材部品１３の受圧面３２ｃと金属部品２４の第２受圧面２６ｂとは、ボルト軸線方向Ｐの第２側から第１側に向かうにつれて互いに垂直面方向Ｑに離れるように配置されている。即ち、複合材部品１３の受圧面３２ｃと金属部品２４の第２受圧面２６ｂとで構成される受圧面セット５０は、ボルト軸線方向Ｐの第２側に向けて先細ったテーパ形状を有する。金属部品２４の第２受圧面２６ｂと複合材部品１３の受圧面３２ｃとの間には、リテーナ１９が配置されるリテーナ配置空間が画定されている。

リテーナ１９は、基部４１、第１押圧部４２及び第２押圧部４３を有する。ガスタービン軸線方向Ｘ及びガスタービン径方向Ｒに沿って切断したリテーナ１９の断面は、全体として凹形状を有する。リテーナ１９は、例えば、金属製である。基部４１は、金属部品２４のボルト孔Ｈ１と合致するボルト孔Ｈ２を有する。ボルトＢは、軸部Ｂａと、軸部Ｂａの端部に設けられた頭部Ｂｂと、を有する。ボルトＢの軸部Ｂａは、ボルト孔Ｈ１，Ｈ２に挿通され、ボルト孔Ｈ１の雌ネジに螺合する。ボルトＢの頭部Ｂｂは、リテーナ１９の基部４１をボルト軸線方向Ｐの第２側に向けて押圧する。

第１押圧部４２は、垂直面方向Ｑにおける基部４１の一端部からボルト軸線方向Ｐの第１側に突出している。具体的には、第１押圧部４２は、ガスタービン径方向Ｒにおける基部４１の外端部からボルト軸線方向Ｐの第１側に突出している。第２押圧部４３は、垂直面方向Ｑにおける基部４１の他端部からボルト軸線方向Ｐの第１側に突出している。具体的には、第２押圧部４３は、ガスタービン径方向Ｒにおける基部４１の内端部からボルト軸線方向Ｐの第１側に突出している。基部４１、第１押圧部４２及び第２押圧部４３は、ボルトＢの頭部Ｂｂが配置される凹所４４を画定している。

第１押圧部４２は、複合材部品１３の外部において金属部品２４の第２受圧面２６ｂを押圧する第１押圧面４２ａを有する。第２押圧部４３は、複合材部品１３の外縁部３２の受圧面３２ｃを金属部品２４に向けて押圧する第２押圧面４３ａを有する。第１押圧面４２ａ及び第２押圧面４３ａで構成される押圧面セット６０は、受圧面セット５０に沿うようにボルト軸線方向Ｐの第２側に向けて先細ったテーパ形状を有する。

ボルトＢがリテーナ１９のボルト孔Ｈ２を通じて金属部品２４のボルト孔Ｈ１に螺合されると、ボルトＢの頭部Ｂｂがリテーナ１９の基部４１をボルト軸線方向Ｐの第２側に向けて押圧する。ボルトＢの軸力によって、リテーナ１９の第１押圧面４２ａが複合材部品１３を介さずに金属部品１３の第２受圧面２６ｂを押圧し、リテーナ１９の第２押圧面４３ａが複合材部品１３の受圧面３２ｃを金属部品２４に向けて押圧する。

受圧面セット５０により画定されるリテーナ配置空間には、リテーナ１９が楔のように圧入される。リテーナ１９の第２押圧面４３ａから複合材部品１３に負荷される荷重のベクトルは、ボルト軸線方向Ｐの第２側に向く成分を有するため、複合材部品１３が金属部品２４に安定的に固定される。

図６は、図５の締結構造１８の斜視図である。図６に示すように、リテーナ１９及び複合材部品１３は、それぞれ回転規制面３２ｄ，４３ｂを有する。回転規制面３２ｄ，４３ｂは、周方向Ｃにおいて互いに干渉して複合材部品１３が金属部品２４に対して回転することを規制する。例えば、複合材部品１３の回転規制面３２ｄは、複合材部品１３の受圧面３２ｃにおいてガスタービン径方向Ｒの内側に向けて窪んだ凹面である。リテーナ１９の回転規制面４３ｂは、複合材部品１３の回転規制面３２ｄに沿って突出した凸面である。

なお、回転規制面３２ｄ，４３ｂは、これに限られず、複合材部品１３が金属部品２４に対して回転することを規制するものであればよい。例えば、複合材部品１３の回転規制面３２ｄを凸面として、リテーナ１９の回転規制面４３ｂを凹面としてもよい。また、周方向Ｃにおけるリテーナ１９の端面をリテーナ１９の回転規制面とし、周方向Ｃにおけるリテーナ１９の外側において複合材部品１３の外面から突出した突起の外面を複合材部品１３の回転規制面としてもよい。

以上に説明した構成によれば、ボルトＢの軸力によって、リテーナ１９の第１押圧面４２ａが複合材部品１３の外部で金属部品２４の第２受圧面２６ｂを押圧しつつ、リテーナ１９の第２押圧面４３ａが複合材部品１３を金属部品２４に押圧する。これにより、複合材部品１３にボルト孔が無くても、ボルトＢの軸力によって複合材部品１３及び金属部品２４が互いに締結される。よって、複合材部品１３及び金属部品２４を互いに締結してなる締結構造１８の強度低下を防止できる。また、リテーナ１９を薄肉で形成する場合、リテーナ１９の第１押圧部４２及び第２押圧部４３が径方向に変位できるので、複合材部品１３及び金属部品２４の加工公差を吸収できる。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る組立体１２０の締結構造１１８の断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図７に示すように、第２実施形態に係る組立体１２０の締結構造１１８では、ボルトＢが螺合する雌ネジとして、シャンクナットＮが用いられている。即ち、金属部品１２４においてボルトＢが挿通されるボルト孔Ｈ３には、ボルト軸線方向Ｐの第２側からシャンクナットＮが固定されている。ボルト軸線方向Ｐの第１側からリテーナ１９のボルト孔Ｈ２に挿通したボルトＢを、金属部品２４のボルト孔Ｈ３に挿通してシャンクナットＮの雌ネジに螺合する。これにより、ボルトＢの軸力がリテーナ１９を介して複合材部品１３に伝達され、複合材部品１３が金属部品２４に締結される。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。また、リテーナ１９を薄肉で形成する場合、リテーナ１９の第１押圧部４２及び第２押圧部４３が径方向に変位できるので、複合材部品１３及び金属部品２４の加工公差を吸収できる。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係る組立体２２０の締結構造２１８の断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図８に示すように、第３実施形態に係る組立体２２０の締結構造２１８では、リテーナ２１９の形状が第１実施形態のものと異なる。ガスタービン軸線方向Ｘ及びガスタービン径方向Ｒに沿って切断したリテーナ１９の断面は、全体として台形形状を有する。リテーナ２１９は、金属部品２４のボルト孔Ｈ１と合致するボルト孔Ｈ２を有する。

リテーナ２１９は、複合材部品１３の外部において金属部品２４の第２受圧面２６ｂを押圧する第１押圧面２１９ａを有する。リテーナ２１９は、複合材部品１３の受圧面３２ｃを金属部品２４に向けて押圧する第２押圧面２１９ｂを有する。第１押圧面２１９ａ及び第２押圧面２１９ｂは、それぞれ垂直面方向Ｑにおいて互いに反対方向に向いたリテーナ２１９の端面である。リテーナ２１９の第１押圧面２１９ａ及び第２押圧面２１９ｂで構成される押圧面セット２６０は、受圧面セット５０に沿うようにボルト軸線方向Ｐの第２側に向けて先細ったテーパ形状を有する。

ボルトＢの軸部Ｂａがリテーナ１９のボルト孔Ｈ２を通じて金属部品２４のボルト孔Ｈ１に螺合されると、ボルトＢの頭部Ｂｂがリテーナ２１９をボルト軸線方向Ｐの第２側に向けて押圧する。ボルトＢの軸力によって、リテーナ２１９の第１押圧面２１９ａが複合材部品１３を介さずに金属部品２４の第２受圧面２６ｂを押圧し、リテーナ２１９の第２押圧面２１９ｂが複合材部品１３の受圧面３２ｃを金属部品２４に向けて押圧する。

即ち、リテーナ２１９のテーパ状の押圧面セット２６０は、テーパ状の受圧面セット５０に対して楔のように圧入される。リテーナ２１９の第２押圧面２１９ｂから複合材部品１３に負荷される荷重のベクトルは、ボルト軸線方向Ｐの第２側に向く成分を有するため、複合材部品１３が金属部品２４に安定的に固定される。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

（第４実施形態）
図９は、第４実施形態に係る組立体３２０の締結構造３１８の断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図９に示すように、第４実施形態に係る組立体３２０の締結構造３１８では、金属部品３２４は、第１受圧面２６ａ及び変位規制面２６ｃに対し、ボルトＢの軸線Ｐを基準とした反対側において第２受圧面３２６ｂを有する。第２受圧面３２６ｂは、第１受圧面２６ａと平行であり、ボルト軸線方向Ｐの第１側に向いている。第２受圧面３２６ｂは、第１受圧面２６ａよりもボルト軸線方向Ｐの第１側に位置している。

複合材部品３１３は、外縁部３３２において金属部品３２４の第１受圧面２６ａに沿ってボルトＢに向けて突出したフランジ部３３４を有する。フランジ部３３４は、ボルト軸線方向Ｐの第１側に向いた受圧面３３４ａを有する。複合材部品３１３の受圧面３３４ａと金属部品３２４の第２受圧面３２６ｂとは、垂直面方向Ｑに延び、実質的に同一平面上に位置している。複合材部品３１３の受圧面３３４ａと金属部品３２４の第２受圧面３２６ｂとは、受圧面セット３５０を構成する。

ガスタービン軸線方向Ｘ及びガスタービン径方向Ｒに沿って切断したリテーナ３１９の断面は、全体として矩形形状を有する。リテーナ３１９は、金属部品３２４のボルト孔Ｈ１と合致するボルト孔Ｈ２を有する。リテーナ３１９は、複合材部品３１３の外部において金属部品３２４の第２受圧面３２６ｂを押圧する第１押圧面３１９ａを有する。リテーナ３１９は、複合材部品３１３の受圧面３３４ａを金属部品３２４に向けて押圧する第２押圧面３１９ｂを有する。第１押圧面３１９ａ及び第２押圧面３１９ｂは、垂直面方向Ｑに延び、ボルト軸線方向Ｐの第２側に向いている。リテーナ３１９の第１押圧面３１９ａ及び第２押圧面３１９ｂは、受圧面セット３５０に沿って延びる押圧面セット３６０を構成する。

ボルトＢの軸部Ｂａがリテーナ３１９のボルト孔Ｈ２を通じて金属部品３２４のボルト孔Ｈ１に螺合されると、ボルトＢの頭部Ｂｂがリテーナ３１９をボルト軸線方向Ｐの第２側に向けて押圧する。ボルトＢの軸力によって、リテーナ３１９の第１押圧面３１９ａが複合材部品３１３を介さずに金属部品３２４の第２受圧面３２６ｂを押圧し、リテーナ３１９の第２押圧面３１９ｂが複合材部品３１３の受圧面３３４ａを金属部品３２４に向けて押圧する。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

なお、本開示の技術は、複合材部品であるフロントパネル１３及び金属部品である前方流路部品１２の締結に限らず、他の金属部品及び複合材部品の締結にも適用することができる。また、本開示の技術は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、複合材部品１３，３１３は、締結構造１８，１１８，２１８，３１８とは別の箇所においてボルト孔を有してもよい。ボルトＢの代わりに金属部品２４，１２４，３２４からボルト軸線方向Ｐの第１側に向けて突出したスタッドボルトを用いてもよい。その場合には、当該スタッドボルトに対してボルト軸線方向Ｐの第１側からナットを螺合し、当該ナットがリテーナ１９，２１９，３１９をボルト軸線方向Ｐの第２側に押圧すればよい。金属部品及び複合材部品は、筒状体でなくてもよい。円環状のリテーナ配置空間において複数のリテーナ１９，２１９，３１９が周方向Ｃに間隔をあけて配置される代わりに、１つの円環状のリテーナが円環状のリテーナ配置空間に配置されてもよい。

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。例えば、１つの実施形態中の一部の構成又は方法を他の実施形態に適用してもよく、実施形態中の一部の構成は、その実施形態中の他の構成から分離して任意に抽出可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれる。

以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。

［項目１］
少なくとも１つのボルト孔を含む金属部品と、
前記金属部品と重なる複合材部品と、
前記金属部品のボルト孔に合致するボルト孔を含む少なくとも１つのリテーナと、
前記リテーナの前記ボルト孔と前記金属部品の前記ボルト孔とに挿通し、前記リテーナを介して前記複合材部品を押圧することで、前記複合材部品を前記金属部品に固定する少なくとも１つのボルトと、を備え、
前記リテーナは、前記複合材部品の外部において前記金属部品を押圧する第１押圧面と、前記複合材部品を前記金属部品に押圧する第２押圧面と、を含む、ガスタービンの組立体。

この構成によれば、ボルトの軸力によって、リテーナの第１押圧面が複合材部品の外部で金属部品を押圧しつつ、リテーナの第２押圧面が複合材部品を金属部品に押圧する。これにより、複合材部品にボルト孔が無くても、ボルトの軸力によって複合材部品及び金属部品が互いに締結される。よって、複合材部品及び金属部品を互いに締結してなる構造の強度低下を防止できる。

［項目２］
前記金属部品は、前記第１押圧面に押圧される受圧面を有し、かつ、前記複合材部品は、前記第２押圧面に押圧される受圧面を有し、かつ、
前記複合材部品の前記受圧面と前記金属部品の前記受圧面とは、前記ボルトの前記軸線に直交する垂直面方向に互いに対向し、
前記複合材部品の前記受圧面と前記金属部品の前記受圧面とで構成される受圧面セットは、前記ボルトの前記軸線が延びるボルト軸線方向に先細ったテーパ形状を有し、
前記第１押圧面と前記第２押圧面とで構成される押圧面セットは、前記受圧面セットに沿ったテーパ形状を有する、項目１に記載のガスタービンの組立体。

この構成によれば、複合材部品の受圧面と金属部品の受圧面とで構成される受圧面セットにより画定されるリテーナ配置空間には、リテーナが楔のように圧入される。よって、強固で安定した締結を実現できる。

［項目３］
前記リテーナは、前記ボルト孔を有する基部と、前記第１押圧面を有する第１押圧部と、前記第２押圧面を有する第２押圧部と、を含み、
前記第１押圧部は、前記基部の一端部から前記ボルト軸線方向に突出し、かつ、前記第２押圧部は、前記基部の他端部から前記ボルト軸線方向に突出している、項目２に記載のガスタービンの組立体。

この構成によれば、第１押圧面及び第２押圧面の押圧面積を大きくして安定的な締結を実現しながらも、リテーナの体積増加を抑制してリテーナの重量増加を抑制できる。

［項目４］
前記複合材部品及び前記金属部品は、前記ボルトの軸線に直交する垂直面方向において、前記複合材部品が変位することを規制する変位規制面を含む、項目１乃至３のいずれかに記載のガスタービンの組立体。

この構成によれば、ボルトの軸線に直交する垂直面方向において、複合材部品を金属部品に対して位置決めできる。よって、ボルト締結前において金属部品に対する複合材部品の組付作業が容易になり、かつ、ボルト締結後において金属部品に対して複合材部品の位置が安定的に維持される。

［項目５］
前記金属部品及び前記複合材部品は、前記ガスタービンの回転軸の周囲に位置して且つ前記回転軸が延びる中心軸線方向に互いに重なる筒状部品であり、
前記リテーナ及び前記複合材部品は、前記回転軸周りの周方向において互いに干渉して前記複合材部品が回転することを規制する回転規制面を含む、項目４に記載のガスタービンの組立体。

この構成によれば、中心軸線周りの周方向において筒状の複合材部品を筒状の金属部品に位置決めできる。よって、ボルト締結後において金属部品に対して複合材部品が相対回転することを防止できる。

［項目６］
前記複合材部品は、本体部と、前記本体部に連続し且つ前記金属部品と重なる外縁部と、を含み、
前記リテーナの前記第２押圧面は、前記複合材部品の前記外縁部を前記金属部品に向けて押圧し、
前記外縁部は、前記複合材部品の前記本体部よりも厚肉である、項目１乃至５のいずれかに記載のガスタービンの組立体。

この構成によれば、複合材部品の外縁部の強度を十分に保ちながらも、リテーナの第２押圧面に押圧される複合材部品の受圧面と、金属部品を押圧する複合材部品の当接面と、を機械加工により精度良く形成することができる。

［項目７］
前記金属部品の前記少なくとも１つのボルト孔は、互いに間隔をあけた複数のボルト孔であり、
前記少なくとも１つのボルトは、前記複数のボルト孔にそれぞれ挿通される複数のボルトであり、
前記少なくとも１つのリテーナは、前記複数のボルト孔にそれぞれ対応して互いに間隔をあけて配置された複数のリテーナである、項目１乃至６のいずれかに記載のガスタービンの組立体。

この構成によれば、全てのボルト孔に対応して配置される１つのリテーナを用いる場合における当該１つのリテーナの体積に比べ、互いに間隔をあけて配置された複数のリテーナの体積は小さくなる。よって、リテーナによる重量増が抑制され、ガスタービンの重量増加を軽減できる。

１ ガスタービン
２０，１２０，２２０，３２０ 組立体
２４，１２４，３２４ 金属部品
２６ｂ，３２６ｂ 受圧面
２６ｃ 変位規制面
Ｈ１，Ｈ３ ボルト孔
１３，３１３ 複合材部品
３１ 本体部
３２，３３２ 外縁部
３２ｂ 変位規制面
３２ｃ，３３４ａ 受圧面
３２ｄ 回転規制面
１９，２１９，３１９ リテーナ
４１ 基部
４２ 第１押圧部
４２ａ，２１９ａ，３１９ａ 第１押圧面
４３ 第２押圧部
４３ａ，２１９ｂ，３１９ｂ 第２押圧面
４３ｂ 回転規制面
Ｈ２ ボルト孔
５０，３５０ 受圧面セット
６０，２６０，３６０ 押圧面セット
Ｂ ボルト
Ｂａ 軸部
Ｂｂ 頭部
Ｐ ボルト軸線方向
Ｑ 垂直面方向

Claims (7)

1. 少なくとも１つのボルト孔を含む金属部品と、
   前記金属部品と重なる複合材部品と、
   前記金属部品の前記ボルト孔に合致するボルト孔を含む少なくとも１つのリテーナと、
   前記リテーナの前記ボルト孔と前記金属部品の前記ボルト孔とに挿通し、前記リテーナを介して前記複合材部品を押圧することで、前記複合材部品を前記金属部品に固定する少なくとも１つのボルトと、を備え、
   前記リテーナは、前記複合材部品の外部において前記金属部品を押圧する第１押圧面と、前記複合材部品を前記金属部品に押圧する第２押圧面と、を含む、ガスタービンの組立体。
2. 前記金属部品は、前記第１押圧面に押圧される受圧面を有し、かつ、前記複合材部品は、前記第２押圧面に押圧される受圧面を有し、
   前記複合材部品の前記受圧面と前記金属部品の前記受圧面とは、前記ボルトの軸線に直交する垂直面方向に互いに対向し、
   前記複合材部品の前記受圧面と前記金属部品の前記受圧面とで構成される受圧面セットは、前記ボルトの前記軸線が延びるボルト軸線方向に先細ったテーパ形状を有し、
   前記第１押圧面と前記第２押圧面とで構成される押圧面セットは、前記受圧面セットに沿ったテーパ形状を有する、請求項１に記載のガスタービンの組立体。
3. 前記リテーナは、前記ボルト孔を有する基部と、前記第１押圧面を有する第１押圧部と、前記第２押圧面を有する第２押圧部と、を含み、
   前記第１押圧部は、前記基部の一端部から前記ボルト軸線方向に突出し、かつ、前記第２押圧部は、前記基部の他端部から前記ボルト軸線方向に突出している、請求項２に記載のガスタービンの組立体。
4. 前記複合材部品及び前記金属部品は、前記ボルトの軸線に直交する垂直面方向において、前記複合材部品が変位することを規制する変位規制面を含む、請求項１又は２に記載のガスタービンの組立体。
5. 前記金属部品及び前記複合材部品は、前記ガスタービンの回転軸の周囲に位置して且つ前記回転軸が延びる中心軸線方向に互いに重なる筒状部品であり、
   前記リテーナ及び前記複合材部品は、前記回転軸周りの周方向において互いに干渉して前記複合材部品が回転することを規制する回転規制面を含む、請求項４に記載のガスタービンの組立体。
6. 前記複合材部品は、本体部と、前記本体部に連続し且つ前記金属部品と重なる外縁部と、を含み、
   前記リテーナの前記第２押圧面は、前記複合材部品の前記外縁部を前記金属部品に向けて押圧し、
   前記外縁部は、前記複合材部品の前記本体部よりも厚肉である、請求項１又は２に記載のガスタービンの組立体。
7. 前記金属部品の前記少なくとも１つのボルト孔は、互いに間隔をあけた複数のボルト孔であり、
   前記少なくとも１つのボルトは、前記複数のボルト孔にそれぞれ挿通される複数のボルトであり、
   前記少なくとも１つのリテーナは、前記複数のボルト孔にそれぞれ対応して互いに間隔をあけて配置された複数のリテーナである、請求項１又は２に記載のガスタービンの組立体。

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