JP4008199B2 - 軸受、特に高圧コンプレッサのシャフト用の軸受保持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
ここでは、特に高圧コンプレッサのシャフトを支承するために設けられる軸受保持装置を記述するが、この応用例は限定的なものではない。
【０００２】
低圧コンプレッサおよびタービン段内に高圧コンプレッサおよびタービン段が入りくみ、それぞれが、ある段のコンプレッサを対応するタービンに接続する２本の同心シャフトラインが存在するため、ターボエンジンの組み立てには複雑な設備が必要である。このような複雑さは、機械の保守中に機械の分解および再組み立てを行わなければならない時に特に感じられるものである。
【０００３】
高圧コンプレッサに関しては特別な問題が生じる。飛行機エンジンの長手方向断面図である図１を見ると、ロータ１はステータ２の中心に嵌合され、通常、前方から後方に向けて一列に配置されたブロワ３、低圧コンプレッサ４、高圧コンプレッサ５、高圧タービン６、低圧タービン７を備える。これらの要素は全て、ステータ２の固定羽根と互い違いになりガス流環状管８内に位置する可動羽根を有し、燃焼室９が、コンプレッサ５と高圧タービン６との間の環状管８上に配置され、これにより、管８内のより前方で注入燃料を点火し、タービン６および７を駆動する燃焼ガスを発生することが可能である。また、高圧コンプレッサ５を高圧タービン６に接続する高圧シャフト列１０と、シャフト列１０のキャビティ１２内に延在し、低圧コンプレッサ４を低圧タービン７に接続する低圧シャフト列１１がある。
【０００４】
高圧シャフト列１０は特に高圧コンプレッサのシャフト端１３を備え、その周囲には、ステータ２のリブ１５によりこの周囲を支承する軸受１４が嵌合される。より詳細に検討するために図２を参照すると、軸受１４は、インナーレース１６がシャフト端１３の周囲に通され止めリング１７により所定の位置に保持されるローラベアリングであり、止めリングもまた、その端面１８からシャフト端１３の周囲に通されインナーレース１６を後方に押し、シャフト端１３のショルダ２０に触れる反対側の止めリング１９を押圧することがわかる。止めリング１７と１９との間におけるインナーレース１６の締め付けは、内面にねじ部２２を具備し、端面１８の近くのシャフト端１３上に設けられたねじ部２３に螺合されるナット２１により保持される。すなわち、ナット２１を螺入することにより、止めリング１７、インナーレース１６、および反対側の止めリング１９が連続して押し返され、その後、この積み重ねられたものがショルダ２０に押圧される。装置には制動片２４が付加されるが、その目的は振動の結果生じるナット２１の緩みを防止することである。この制動片２４はキャビティ１２に嵌入され、シャフト端１３の対応するスプラインに嵌合されるスプライン環２５と、シャフト端１３の溝２８に嵌合される可とう脚２７の湾曲端２６とによりシャフト端１３内の定位置に保持される。これら結合手段のうちの前者により、シャフト端１３に対する制動片２４の回転が禁止され、後者により移動が禁止される。可とう脚２７にはさらに、湾曲端部２６に隣接した把持タング２９が付加される。ただし制動片２４はさらに、キャビティ１２から突出し相互噛合する歯３１の間に嵌合される歯環３０を備え、これらの相互噛合歯も環状に配設され、部分３２が覆うシャフト端１３の端面１８の前方で内部に向かって延在するナット２１の部分３２上に設置される。より正確には、歯３０が制動片２４の前方に、可とう脚２７が後方に、湾曲端２６および把持タング２９が脚２７の後方に位置するようにする。
【０００５】
シャフト端１３を備える高圧コンプレッサ５を分解するためには、軸受１４からシャフト端を解放（取外し）しなければならない。予備段階は、低圧シャフト列１１に属しキャビティ１２の主要部分を占める高圧タービンシャフト３３を解放するために、このタービンシャフトを後方に引いて、低圧タービン７を分解することである。その場合、把持タング２９を押圧し、可とう脚２７を湾曲させることによりこれらタングを機械の軸側にまとめるために、爪を具備する適当な工具が把持タング２９の周囲に挿入される。すなわち湾曲端２６が溝２８から突出するため、制動片２４を後方に引いて、シャフト端１３のスプラインからスプライン２５を解放し、歯３１から歯３０を分離することができる。
【０００６】
その場合、歯３１内に挿入した工具を使用することによりナット２１を緩めることが可能であるように思われるが、実際にはそのような作業は時期尚早である。なぜなら、同じく低圧シャフト列１１に属する低圧コンプレッサシャフト３４は定位置に留まりナット２１の前方に延在するから、すなわち、歯の軸方向の空間Ｉは、シャフト端１３上のナット２１の嵌合長さＪよりも小さいからである。したがって、高圧コンプレッサ５の分解を行うためには、さらに低圧コンプレッサ４とそのシャフト３４とを分解する必要があるが、これは必ずしも有利であるとは限らない。さらに、低圧コンプレッサ４の分解そのものも困難になり、たとえば、図示しないギヤボックスなど機械の別の要素を予め分解しなければならなくなることがある。これら一切のことから、結果として、高圧コンプレッサ５の分解が、空間Ｉを拡大しても簡単にすることができない長時間かつ辛い作業となり、そのため、機械の設計全体を見直さなければならなくなることがあり、また機械の空間占有容積が増加するおそれがある。
【０００７】
したがって本発明の目的は、ストッパと、締め付けナットと、制動片とを解放するための事前の手作業を少なくすることにより軸受を支承するシャフト端から軸受を分離することができるように、これらの部品を備える軸受のそのような保持装置の分解を容易にすることにある。本発明の長所は、上で記述したようなシャフト列の配置を採用することにより明らかである。なぜなら、シャフト端の端面の前で部品の分解を行う必要がなくなり、シャフト端が引き抜かれる経路となる、片側からの保持装置への接近経路だけで十分であるからである。この目的のために保持装置の新しい態様を提案する。本装置は、その最も一般的な設計において、キャビティの中空シャフト端の周囲に配置され、端面によって制限され、軸受の止めリングと、リングの締め付けナットと、ナットの制動片とを備え、制動片は、取り外し可能な固定手段によりシャフト端のキャビティ内に保持され、ナットおよび制動片上に環状に配設されたかみ合い又は入り組み歯によりナットに結合される。本装置は、キャビティまでシャフト端の端面を覆い、ナットのねじ部へねじ込むねじ部を具備する内部をリングが備え、ナットがキャビティ内に設置され、端面側に向けられキャビティ内のシャフト端上に設けた当接面に押圧される当接面を備えることを特徴とする。
【０００８】
ターボエンジン、および従来の保持装置を有するターボエンジンの一部分を示す、すでに記述した図１および図２に加え、以下の図３から図５を用いてこの新しい装置の性状とその長所を明らかにする。
【０００９】
図２の多くの要素、特に符号１１、１２、１４、１５、１６、１８、１９、２０、３３および３４を有する要素は図３にも存在するため、これらについて再度記述することはしない。また、高圧コンプレッサのシャフト端および制動片も存在するが、これらの部品は、知られている考案による対応する部品１３および２４と比較すると若干異なる外観および大きさを有するため、ここでは符号１１３および１２４が付されている。本保持装置はさらに止めリング１１７とナット１２１を備えるが、これらは既に記述した対応部品１７および２１とはかなり異なる。事実、止めリング１１７はシャフト端１１３を越えて延在し、シャフト端１１３の端面１８を覆い、内面にねじ部４１を具備するナット２１の部分３２のようにキャビティ１２の前まで延在する部分４０を有する。一方、ナット１２１はキャビティ１２内に追いやられ、キャビティ内では、機械の軸の延長線上に、双方とも円筒形である外側部分４２と内側部分４３とを区別することができる。外側部分４２は最も薄く、当接面（前方に向いた）の役目を果たすフランジであって、端面１８から遠くないキャビティ１２内のシャフト端１１３上に設けた対応する当たりフランジ４５に接触するようになるフランジ４４により、他方の部分から分離される。外側部分４２はシャフト端１１３から突出するまで前方に延在し、その端部は、止めリング１１７のねじ部４１に嵌合されたねじ部４６を具備し、内側部分４３は、制動片１２４の歯３０と噛合する既に記述した歯に類似するまたはこれと同様な環状の歯３１を、その後端に有する。
【００１０】
同様に機械の後方から引き抜かれるナット１２１を緩めることができるようにするには、低圧タービン７とそのシャフト３３を抜き、次に可とう脚２７で制動片１２４を把握してこの制動片を抜き取るだけでよいことから、高圧コンプレッサの分解がはるかに素早く行われることがわかる。したがって高圧コンプレッサ５とそのシャフト端１１３は、止めリング１１７を軸受１４に押圧して定位置に置きながら後方への運動を行うことにより引き抜くことができる。再組み立ては逆の作業により行われる。
【００１１】
変更されたナット１２１および制動片１２４は図４に別々に示してある。
【００１２】
知られている部品２４と同様の制動片に限定しなければならない制約はない。たとえば代替の制動片の例は図５では符号２２４が付されている。この例は、軸方向に延在する可とう脚２７が、円弧状であって円周上で連続する脚４７に置き換えられている点で前述のものと異なる。この場合も、これらの脚４７が支承する湾曲端２６をシャフト端１３または１１３の溝２８から引き出すのに、これら脚の自由端を押すだけでよい。ここには、部品２４の把持タングと同様であって、部品１２４にも付加することが可能であろうと思われる把持タング２９も示してある。軸方向延長ブリッジ４８は、湾曲端部２６に対向する脚４７を制動片２２４の残りの部品に接続する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術によるターボエンジンの長手方向概略断面図である。
【図２】 従来技術によるターボエンジンの長手方向断面図である。
【図３】 本発明による装置を示す、図２と同様の図である。
【図４】 新規ナットとその制動片の斜視図である。
【図５】 前記部品の代わりに使用することができる新規な制動片を示す図である。

Claims (7)

1. キャビティ（１２）が設けられているとともに端面（１８）によって終端しているシャフト端（１１３）の周囲に配置された軸受（１４）の保持装置であって、軸受（１４）の止めリング（１１７）と、リング（１１７）の締め付けナット（１２１）と、ナットの制動片（１２４）とを備え、制動片が、取り外し可能な固定手段（２５、２６）によりシャフト端のキャビティ（１２）内に保持され、ナット（１２１）および制動片（１２４）上に環状に配設された相互に噛合する歯（３０、３１）によりナットに結合されており、リング（１１７）が、キャビティ（１２）までシャフト端（１１３）の端面（１８）を覆い、ナット（１２１）のねじ部（４６）へねじ込むねじ部（４１）を具備する内側部分（４０）を備え、ナット（１２１）がキャビティ内に設置され、端面（１８）側に向きキャビティ（１２）内のシャフト端（１１３）上に設けた当接面（４５）に係合される当接面（４４）を備えることを特徴とする、軸受の保持装置。
2. ナットが、当接面を構成するフランジ（４４）によって分離される薄い外側部分（４２）と厚い内側部分（４３）とから成り、外側部分がねじ部（４６）を有し、内側部分がナットの歯（３１）を有することを特徴とする、請求項１に記載の軸受の保持装置。
3. 固定手段が、制動片の歯（３０）の反対側にある制動片上の湾曲端（２６）の可とう脚（２７、４７）と、キャビティ（１２）内に設けられた湾曲端収納溝（２８）とを備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の軸受の保持装置。
4. 可とう脚上の湾曲端の近くに配置された工具把持タング（２９）を備えることを特徴とする、請求項３に記載の軸受の保持装置。
5. 可とう脚が軸に沿っていることを特徴とする、請求項３に記載の軸受の保持装置。
6. 可とう脚（４７）が弧状であり、複数の可とう脚が、同一の円上に連続的に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の軸受の保持装置。
7. ターボエンジン上で使用される装置であって、シャフト端（１１３）が高圧コンプレッサ（５）に固設され、その端面（１８）が低圧コンプレッサ（４）側を向き、軸受（１４）がカバー（２）によってシャフト端（１１３）に支承されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の軸受の保持装置。

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