JP4073794B2 - ゆるみのない連結による可変角度ベーン制御装置 - Google Patents

ゆるみのない連結による可変角度ベーン制御装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設定角度が可変なベーンの制御に関する。本発明の詳細な応用は、航空分野におけるものであり、さらに詳細には、飛行機のターボ機械などターボ機械の圧縮機内の空気入口案内ベーンの角位置を制御するためのものである。
【0002】
【従来の技術】
ターボ機械内の可変設定ベーンを制御するための知られている装置は通常、ターボ機械のケーシングを囲むリングの形態をした制御部材と、複数のレバーまたはリンクとを具備し、各リンクはヒンジにより制御リングに連結された第1の端部、およびそれぞれのベーンのピボットに取り付けられた第2の端部を有する。
【0003】
リングをターボ機械の軸回りに回転させることにより、ベーンの角位置は同期的に変更される。リングの回転動作に追従できるように、各リンクとリングの間の連結は、リングに対してほぼ径方向に延びる軸回りでの回転における少なくともある自由度を有する。それにもかかわらず、リンクは対応するベーンのピボットに堅固に取り付けられているので、リングを回転させることによりリングとベーンピボットに取り付けられたリンクの部分との間に別の相対運動が誘発される。これらの別の運動、または少なくともそのいくつかを受けとめる(accommodate)ために、ボール−ソケットジョイントまたは類似する部品の形態で連結を行うことが知られており、リングに対してほぼ径方向である軸回りの回転に加えて、この連結によりリングに対してほぼ円周方向である軸回りの回転が可能になる。また、リングに対してほぼ径方向である方向に平行移動する際に追加の自由度を提供する連結が提案されている。とりわけ仏国特許出願公開第FR−A−2608678号明細書または仏国特許出願公開第FR−A−2746141号明細書を参照できる。
【0004】
米国特許第6,019,574号明細書は、ベーンピボットとほぞ−ほぞ穴システムによって取り付けられたリンクの端部との間の機械ヒンジを開示しており、ベーンピボットは、制御リンクを貫通するオリフィスを挿通するねじ山付き端部を有する。ピボットのねじ山付き端部上に締め付けられたナットにより、この部品アセンブリが共に回転することができるようになる。同様に、欧州特許出願公開第1,010,862号明細書には、ベーンピボットに固定され、ピボットに取り付けられたリンクの端部に形成されたスロットを挿通する駆動スタッドによって得られるヒンジが記載されている。このアセンブリは同様に、ベーンピボットのねじ山付き端部にねじ込まれたナットにより全体的に回転される。
【0005】
それにもかかわらず、これらの文献では、制御リンクがベーンピボットに対して相対的に回転する精度には、通常の実施において0.4°〜0.6°の範囲の誤差が残る。この低レベルの精度は、制御装置のアセンブリの公差により種々の部品間に間隙が存在する事実に由来する。特に、ピボットとその上に取り付けられたリンクの端部の間にゆるみが発生する。これにより、アセンブリの適切な操作に対して特に有害なリンクを回転させる際の精度の不足が生じる。
【0006】
【特許文献1】
仏国特許出願公開第FR−A−2608678号明細書
【特許文献2】
仏国特許出願公開第FR−A−2746141号明細書
【特許文献3】
米国特許第6019574号明細書
【特許文献4】
欧州特許出願公開第1,010,862号明細書
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明はリンクをベーンピボット上にゆるみなく保持することができる、リンクのための固定手段を使用する制御装置を提案することにより、このような不都合を軽減することを目的とする。本発明の別の目的は、回転の精度の不足をなくすことである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明は、リンクと、リンクの第1の端部と制御リングの間にヒンジを形成する連結手段と、制御されるベーンのピボットにリンクの第2の端部を固定する固定手段とを具備する装置において、さらに、ベーンピボットに形成され、リンクの第2の端部を受けるための径方向リセスであって、リセスの長手方向中心平面に対して傾斜するとともにリンクの第2の端部の対応する傾斜縁部と協働する少なくとも1つの平面縁部を有するリセスと、リンクの第2の端部と衝合し、固定手段がそれに作用するクランピングキャップであって、前記傾斜縁部間の接触によりリンクの第2の端部をベーンピボットに対してゆるみなく維持するために、前記クランピングキャップが衝合するリンクの第2の端部の外側面と面接触をする内側表面を有するクランピングキャップとを具備することを特徴とする、ターボ機械圧縮機の固定子用の可変角度ベーンを制御する装置を提供する。
【0009】
その結果、リンクの第2の端部が、径方向リセスおよびリンクの第2の端部に形成された傾斜平面により、ベーンピボット上にゆるみなく位置決めされる。リンクの第2の端部は、クランピングキャップによりベーンピボット上での移動が防止され、固定手段によりそれに対する相対回転が防止される。従って、リンクによってベーンピボットに伝達される回転駆動の精度が改善される。
【0010】
有利には、クランピングキャップの内側表面に形成され、リンクの第2の端部の一部がその中で係合する溝が、クランピングキャップが別の部品に対して相対回転するのを防止する働きをする。
【0011】
有利には、ベーンピボットに形成された径方向リセスは、リセスの長手方向中心平面に関して対称であり、リンクが確実にベーンピボット上に対称的に保持されるようにする、2つの傾斜平面を有する。2つの傾斜した平面縁部はまた、リンクの前縁部と後縁部を区別するキーとなる効果をもたらすために、リセスの中心平面に関して非対称であってもよい。
【0012】
本発明の別の特徴および利点は、限定的な性格のものではない実施形態を示す添付の図面を参照して行う以下の説明から分かる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は、設定角度が可変のベーン10を備えた、ターボ機械、例えば飛行機のターボジェットの小部分を示す。例を挙げると、このベーンはターボ機械の圧縮機への入口にある案内ベーンであり、ターボ機械の軸の回りに配置される。図1では、1つのベーンのみを示す。
【0014】
よく知られる方法では、ベーン10の角位置はターボ機械(図1には、部分的にのみ示す)のケーシング22を囲む制御リング20と複数のリンク30とによって制御される。各リンク30は、ヒンジ形成連結手段によって制御リング20に連結された第1の端部32を有する。例を挙げると、ヒンジはリンク30の第1の端部32を挿通するピンまたはフィンガ24によって構成され、制御リング20のハウジング26に係合される。
【0015】
リンク30の第2の端部34は、固定手段40によってベーン10のピボット12に取り付けられる。図1に示す固定手段40は、従来通り、ベーンのピボット12に固定された軸方向のねじ山付きロッド14と、クランピングナット42とを具備する、ねじ−ナットシステムによって形成される。固定手段はまた、ベーンピボットの軸方向広さが、ブシュが嵌合することができるようなものである場合、独立ねじおよびベーンのピボット12に埋め込まれた自己制動ブシュ(図示せず)の形態でもよい。このような状況で、オリフィスが、独立ねじを受けるために、ベーンピボット内に軸方向に形成される。
【0016】
図2、3は、本発明によるリンクとベーンピボットの間の連結の実施形態をさらに詳細に示す。
【0017】
径方向リセス16が、ベーン10のピボット12の上部面12aに形成され、そこから軸方向のねじ山付きロッド14が突出する。径方向リセス16は、リンク30および径方向リセス16の長手方向中心平面Pに対して傾斜した平面縁部16a、16bによって、横方向に画定される。傾斜角度は、例えば、35°〜55°の範囲内にある。
【0018】
軸方向のねじ山付きロッド14(または、独立ねじ)を通すためのオリフィス35を備えたリンク30の第2の端部34は、リンクの長手方向中心平面Pに対して傾斜した、2つの側縁部34a、34bで決まる厚さ部分で、径方向リセス16に係合する。側縁部34a、34bの傾斜角度は、これらが衝合する径方向リセス16の平面縁部16a、16bの傾斜角度に対応する。
【0019】
軸方向のねじ山付きロッド14(または、独立ねじ)を通すための穴46を備えたクランピングキャップ44が、リンクの第2の端部34の平外側面36と衝合する。示した例において、この衝合は、クランピングキャップ44に径方向に形成され、リンクの第2の端部34の形状と平外側面36に隣接する部分で合致する、溝48の平面底部48aによって生じる。
【0020】
クランピングナット42により(または、独立ねじにより)クランピングキャップ44に対して加えられる軸方向締め付け力は、平表面36、48a間の面接触を通して伝達され、径方向リセス16の傾斜縁部16a、16bに対してリンク30の傾斜縁部34a、34bを維持するように働き、従って回転の際にゆるみのない連結が、リンク30とベーンのピボット12との間に確立される。
【0021】
ここに示す例では、側縁部34a、34bは、平面縁部16a、16bと同様に、長手方向中心平面Pに関して対称的に傾斜する。このことは、必ずしもそうであるというわけではない。具体的には、2つの接触する縁部、例えば、縁部34a、16aのみが傾斜する必要があり、他方の縁部34b、16bは傾斜する必要はない。
【0022】
さらに、リンク30の前縁部と後縁部を区別するキーとなる効果をもたらすように、傾斜した平面縁部16a、16bの位置が、径方向リセス16の長手方向中心平面Pに関して非対称とするのが有利かもしれない。「非対称」という用語は、平面縁部の位置に関して使用され、平面縁部16a、16bの一方と長手方向中心平面Pの間の距離D1が、他方の平面縁部16b、16aと長手方向中心平面Pの間の距離D2の間の距離を上回る、または下回ることを意味する。
【0023】
また、第2の端部34の付近で、リンク30は第1の端部32の部分の厚さより大きな厚さの部分を存することも認められるはずである。この特徴により、リンクの第2の端部34がベーンのピボット12に形成された径方向リセス16によく係合することが可能になる。
【0024】
本発明の制御装置はまた、ベーン10が取り付けられたターボ機械のケーシング22の開口部のリップ52と、クランピングキャップ44との間で、ベーンのピボット12の周りに配置されたブシュ50を具備することができる。このブシュ50は、ケーシング内の開口部とベーンピボットの間に挿入された減摩材料によりベーンのピボット12を心合わせする目的で設けられる。その後、間隙調節シム54を有利にはクランピングキャップ44とブシュ50の間に配置して、これらの部品間に存在しうるあらゆる軸方向の間隙を取り除く。このような状況で、クランピングキャップ44はまた、その周面によりシム54と衝合する。さらに、減摩座金56を、ケーシング22の開口部のリップ52とベーンのピボット12の基部との間に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御装置の長手方向断面図である。
【図2】図1の制御装置の面II−IIに沿った断面図である。
【図3】図1の制御装置の切開斜視図である。
【符号の説明】
10 ベーン
12 ピボット
12a 上部面
14 軸方向のねじ山付きロッド
16 径方向リセス
16a、16b 平面縁部
22 ケーシング
20 制御リング
24、26 連結手段
30 リンク
32 第1の端部
34 第2の端部
34a、34b 傾斜縁部、側縁部
35 オリフィス
36 外側面、平外側面
40 固定手段
42 クランピングナット
44 クランピングキャップ
46 穴
48a 内側表面
48 溝
50 ブシュ
52 リップ
54 シム、間隙調節シム
56 減摩座金
D1、D2 距離
P 長手方向中心平面

Claims (9)

  1. リンク(30)と、前記リンクの第1の端部(32)と制御リング(20)の間にヒンジを形成する連結手段(24、26)と、制御されるベーン(10)ピボット(12)に前記リンクの第2の端部(34)を固定する固定手段(40)とを具備する、ターボ機械圧縮機の固定子用可変角度ベーンを制御する装置において、
    さらに、前記ベーンピボットに形成され、前記リンクの前記第2の端部(34)を受けるための径方向リセス(16)であって、このリセスの長手方向中心平面(P)に対して傾斜するとともに前記リンクの前記第2の端部の対応する傾斜縁部(34a、34b)と協働する少なくとも1つの平面縁部(16a、16b)を有する該リセスと、
    前記リンクの前記第2の端部と衝合し、前記固定手段(40)が作用するクランピングキャップ(44)であって、前記傾斜縁部間の接触により前記リンク(30)の前記第2の端部(34)を前記ベーンピボット(12)に対してゆるみなく維持するために、前記クランピングキャップが衝合する前記リンクの前記第2の端部の外側面(36)の隣接部分と相補的な形状である溝(48)を含む、内側表面(48a)を有する該クランピングキャップと
    を具備することを特徴とする、ターボ機械圧縮機の固定子用可変角度ベーンを制御する装置。
  2. 前記ベーンピボット(12)に形成された前記径方向リセス(16)は、前記リセスの前記長手方向中心平面(P)に関して対称な2つの傾斜した平面縁部(16a、16b)を有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 前記ベーンピボット(12)に形成された前記径方向リセス(16)は、前記リセスの前記長手方向中心平面(P)に関して非対称な2つの傾斜した平面縁部(16a、16b)を有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
  4. 前記リンク(30)は、その第2の端部(34)で、その第1の端部(32)の厚さを超える厚さ部分を有することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の装置。
  5. さらに、ケーシング(22)内の開口部に前記ベーンピボットを心合わせするために、前記ベーンピボット(12)周りに配置されたブシュ(50)を具備することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の装置。
  6. さらに、前記クランピングキャップ(44)と前記ブシュ(50)の間に挿入されたシム(54)を具備することを特徴とする請求項に記載の装置。
  7. 前記クランピングキャップ(44)はまた、その周面で前記シム(54)と衝合することを特徴とする請求項に記載の装置。
  8. 請求項1からのいずれかに記載の可変角度ベーンを制御する装置を複数含む、ターボ機械圧縮機固定子。
  9. 請求項1からの可変角度ベーンを制御する装置を少なくとも1つ備える、ターボ機械。
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