JP5173454B2 - 可変ピッチプロペラを有するターボプロップ - Google Patents

Description

本発明は、各プロペラは制御された可変ピッチの一連のブレードを備える可変ピッチ型プロペラを有するターボプロップに関する。ブレードのピッチの変更は、ターボプロップのスラストを制御するために用いられるパラメータの１つを構成する。本発明は、上記ブレードのピッチを制御するための機構に関する。

上述のタイプのターボプロップは、その使用状態にエンジンの出力を常に適合させることができるようにするために、ブレードのピッチを調整するためのシステムを含むことが必要である。これまで、ブレードピッチを制御するためのシステムが提案されてきており、そのようなシステムでは制御要素がエンジンの軸上、さらに詳細に言えばブレードを駆動する環状タービンの中央空間に配置される。大部分の従来の方法では、タービンは２個の反転自在のロータから構成され、各ロータは、２個のプロペラから構成されるブレードが装着される回転支持体に連結される。

したがって、２個の回転支持体が共通軸に沿って軸方向にずれた反転支持体であり、ブレードピッチ制御手段がタービン軸の近傍に位置している場合には、タービンのロータによってブレードのピッチを制御するための中間機械デバイスを設けることが必要である。このような機構は、重くて、高価であり、かつ保守しにくい。

本発明は、そのような内部機械制御装置をターボプロップの静止ケーシングと回転支持体との間で、本質的にエンジンの外側に配置される機械制御装置に置き換えることによって、そのような欠点を限定することが可能である。

さらに詳細には、本発明は、エンジン軸を中心にして回転するように取り付けられ、タービンを収容する外部静止ケーシングに隣接する第１の環状回転支持体に固定される一連のブレードによって形成される少なくとも１つのプロペラを備え、タービンは上記第１の回転支持体を駆動するロータを有し、上記一連の各ブレードは上記第１の回転支持体に対して旋回するようにピンに取り付けられるターボプロップであって、各ブレードピンが歯付きホィールを形成し、上記回転支持体の上で上記エンジン軸を中心にして回転可能に取り付けられた第１の作動環と噛合するギアホィールを担持し、作動環は上記第１の回転支持体によって担持される第１の遊星（エピサイクリック）機構を介して、上記第１の回転支持体と同軸の第１の外部制御環に連結されることを特徴とするターボプロップを提供する。

１つの可能な実施形態において、上記第１の遊星機構は、上記第１の回転支持体の上に回転可能に取り付けられる遊星枠リングを含む。遊星枠リングは、同一の直径である遊星ギアホィールの２つのグループを担持する（たとえば、グループごとに、少なくとも３個のギアホィールがエンジン軸を中心にして互いから円周方向にずれている）。第１のグループのギアホィールは、第１の回転支持体の歯付きリングと静止ケーシングの歯付きリングとの間に挿入される。第２のグループのギアホィールは、上記第１の作動環の歯付きリングと上記第１の制御環の歯付きリングとの間に挿入される。

上述の要素のすべてが外側に配置され、要素の大部分は上記回転支持体の上に配置されることは、特筆すべきことである。

制御環とターボプロップの静止ケーシングとの間に、アクチュエータ手段（アクチュエータ、電動モータ、．．．）を設けることは比較的容易である。そのようなアクチュエータ手段の移動は、全体的な機構に作用し、ブレードのピッチを変更させる結果をもたらす。

ターボプロップが互いに対向する方向において駆動される第１および第２の環状回転支持体によってそれぞれ担持される２個のプロペラと適合される従来の構成において、上記第２の回転支持体によって担持されるブレードは、上記第２の回転支持体によって担持される第２の遊星機構を備える匹敵する構成によって作動される。

さらに正確に言えば、歯付きホィールを形成する第２の作動環は、上記第２の回転支持体の上に回転可能に取り付けられ、上記第２の作動環は上記第２の遊星機構を介して第２の回転支持体と同軸である第２の制御環に連結される。

有利なことに、上記第２の制御環は、上記第１の回転支持体によって担持されるブレードのギアホィールと噛合する歯付きリングを備える。

上述したように、上記第２の遊星機構は、第１の遊星機構と同一であるが、上述の第１のグループの遊星ギアホィールは、第２の回転支持体の歯付きリングと上記第１の回転支持体の歯付きリングとの間に挿入される。

単に一例として添付図面を参照して与えられた本発明の原理に基づくターボプロップの以下の説明に鑑みて、本発明は、よりよく理解されることができ、その他の利点はよりよく明らかとなるであろう。

図面において、２個のプロペラ１３ａ、１３ｂを有するターボプロップ１１の一部を見てとることができる。さらに具体的に示された部分は、ターボプロップの静止外部ケーシング１４と、ケーシング１４の内部に装着される２個の反転ロータ１６ａ、１６ｂを有する自由タービン１５と、ロータ１６ａ、１６ｂによってそれぞれ担持される２個の環状回転支持体１９ａ、１９ｂと、である。

プロペラ１３ａ、１３ｂは回転支持体１９ａ、１９ｂの上にそれぞれ装着され、各プロペラは一連のブレード２０によって構成される。各ブレードは、対応する回転支持体に枢動可能に取り付けられ、ターボプロップの回転軸Ｘ−Ｘに対して半径方向に延在する軸１８を中心にして旋回する。

２個の回転支持体１９ａ、１９ｂは、軸方向に互いに一直線を成すように装着され、静止外部ケーシング１４と実質的に同一平面にある。示された実施例において、上記第１の回転支持体は、ターボプロップの前部に近い方の支持体である。

ロータ１６ａによって強制的に回転させられ、その外側に配置される上記第１の回転支持体１９ａは、上記第１の回転支持体１９ａの上に軸Ｘ−Ｘを中心にして回転することができるように取り付けられる歯付きホィール２２ａを含む作動環２１ａを担持する。さらに、各ブレードピンは、作動環２１ａの歯付きホィール２２ａと噛合するギアホィール２３ａを有する。作動環２１ａは、上記第１の回転支持体によって担持される第１の遊星機構２７ａを介して（上記第１の回転支持体１９ａと同軸に取り付けられる）外部制御環２５ａによって移動される。

さらに正確に言えば、第１の遊星機構２７ａは、上記第１の回転支持体の上で軸Ｘ−Ｘを中心にして回転可能に取り付けられる遊星枠リング３０ａを備え、上記遊星枠リングは、遊星ギアホィール３５の２つのグループ３３ａ、３４ａを担持する。たとえば、各グループは、互いから円周方向にずれている３個のギアホィール３５を備える。そのような状況下で、ギアホィールはその軸Ｘ−Ｘを中心にして１２０°ずつ角度方向にずれている。第１のグループ３３ａのギアホィール３５は、第１の回転支持体の歯付きリング３９と静止ケーシング１４の歯付きリング４０との間に挿入される。第２のグループ３４ａのギアホィールは、第１の作動環２１ａの歯付きリング４２と第１の制御環２５ａの歯付きリング４４との間に挿入される。

アクチュエータ手段（図示せず）は、制御環２５ａとターボプロップの静止ケーシング１４との間に配置されてもよい。以下に説明するように、制御環を移動させることは、遊星機構の速度を変更し、したがってブレードをそれらのピン１８を中心にして旋回させる。

第２の回転支持体１９ｂは、タービンの第２のロータ１６ｂによって強制的に回転される。第２の回転支持体は、第１の回転支持体に対向する方向に駆動される。第２の回転支持体によって担持されるブレード２０ｂは、上記第２の回転支持体１９ｂによって担持される第２の遊星機構を備える匹敵する構成によって作動される。

さらに正確に言えば、上記第２の回転支持体１９ｂの上で回転可能に取り付けられる歯付きホィール２２ｂを形成する第２の作動環２１ｂを見てとることができる。歯付きホィール２２ｂは、プロペラ１３ｂのブレード２０のピン１８によって担持されるギアホィール２３ｂと噛合する。第２の作動環２１ｂは、第２の遊星機構２７ｂによって第２の回転支持体１９ｂと同軸である第２の制御環２５ｂに連結される。この制御環２５ｂは、ギアホィール２３ａの回転によって（ケーシング１９ｂに対して）移動させる。

上記第２の遊星機構２７ｂは、第１の遊星機構と同一である。第２の遊星機構は、上記第１の回転支持体の上で回転する能力を有するように取り付けられる遊星枠リング３０ｂを有する。この遊星枠リングは、遊星ギアホィール３５の２つのグループ３３ｂ、３４ｂを担持する。第１のグループのギアホィールは、上記第２の回転支持体１９ｂの歯付きリング４５と上記第１の回転支持体１９ａによって担持される歯付きリング４６との間に挿入される。第２のグループのギアホィールは、上記第２の作動環２１ｂの歯付きリング４７と上記第２の制御環２５ｂの歯付きリング４８との間に挿入される。第２の制御環２５ｂは、上記第１の回転支持体によって担持されるブレードのギアホィール２３ａと噛合する歯付きリング５０を有する。

動作は、以下の通りである。

プロペラ１３ａおよび第１の回転支持体１９ａに関連して、第１の回転支持体は、ロータ１６ａによってそれに与えられる速度でケーシング１４に対して回転することは明白である。第１のグループ３３ａのギアホィール３５は、遊星運動を受ける（すなわち、エンジン軸を中心とした回転と共にそれら自体の軸を中心とした回転から構成される）。この動きは、エンジン軸を中心とした遊星枠リング３０ａの回転を伴う。遊星枠は移動するときに、第２の遊星グループ３４ａを伴う。その結果、その中のギアホィールは、遊星運動を受ける。

制御環２５ａが静止した所定の位置に保持される場合には、すなわち静止ケーシング１４に対して回転しない場合には、第２のグループにおける遊星ギアホィールの動きは、第１のグループの遊星ギアホィールの動きと同一である（遊星ギアホィールは、同一の寸法を有し、リングは同一の半径を有し、同一の軸上にあって、（この仮定では）静止しており、したがって、同一の速度で回転する）。したがって、回転支持体１９ａおよび環２１ａは、エンジン軸を中心にして同一速度で回転し、回転支持体１９ａと環２１ａとの間では、相対的な移動はない。したがって、ブレード２０の位置は、回転支持体に対して静止しており、その結果、依然として安定している。対照的に、上記第１の制御環２５ａがケーシング１４に対して回転させられる場合には、回転支持体の動きおよび作動環の動きは異なり（エンジン軸を中心として回転速度はもはや同一ではない）、ピン１８を回転させ、その結果、ブレード２０のピッチを変化させる。

動作は、上記回転支持体１９ｂによって担持される挿入された第２の遊星機構２７ｂを介して、第１のプロペラ１３ａのブレードのピッチを変化させることによって駆動される第２の作動環２１ｂ自体の制御下で、ブレード２０が旋回されるプロペラ１３ｂの場合には同一である。

本発明によるターボプロップの片側の部分概略図である。 同一のターボプロップの外側部分の斜視図における部分概略図であり、タービンは省略されている。

符号の説明

１１ ターボプロップ
１３ａ、１３ｂ プロペラ
１４ 静止外部ケーシング
１５ 自由タービン
１６ａ、１６ｂ 反転ロータ
１８ ピン
１９ａ、１９ｂ 環状回転支持体
２０、２０ｂ ブレード
２１ａ、２１ｂ 作動環
２２ａ、２２ｂ 歯付きホィール
２３ａ、２３ｂ ギアホィール
２５ａ、２５ｂ 制御環
２７ａ、２７ｂ 遊星機構
３０ａ、３０ｂ 遊星枠リング
３３ａ、３４ａ 遊星ギアホィールの第１のグループ
３３ｂ、３４ｂ 遊星ギアホィールの第２のグループ
３５ 遊星ギアホィール
３９、４０、４２、４４、４５、４６、４７、４８、５０ 歯付きリング
Ｘ−Ｘ ターボプロップの回転軸

Claims (4)

1. エンジン軸（ＸＸ）を中心にして回転するように取り付けられ、タービンを収容する外部静止ケーシング（１４）に隣接する第１の環状回転支持体（１９ａ）に固定される一連のブレード（２０）によって形成される少なくとも１つのプロペラ（１３ａ）を備え、タービンが前記第１の回転支持体を駆動するロータ（１６ａ）を有し、前記一連の各ブレードが前記第１の回転支持体に対して旋回するようにピンに取り付けられるターボプロップであって、各ブレードピンが歯付きホィール（２２ａ）を形成し、前記回転支持体の上で前記エンジン軸を中心にして回転可能に取り付けられた第１の作動環（２１ａ）と噛合するギアホィール（２３ａ）を担持し、作動環が前記第１の回転支持体によって担持される第１の遊星機構（２７ａ）を介して、前記第１の回転支持体と同軸の第１の外部制御環（２５ａ）に連結されるターボプロップにおいて、前記第１の遊星機構（２７ａ）が、前記第１の回転支持体の上で回転可能に取り付けられる遊星枠リング（３０ａ）を担持し、前記リングが遊星ギアホィールの２つのグループ（３３ａ、３４ａ）を担持し、第１のグループのギアホィールが第１の回転支持体の歯付きリング（３９）と静止ケーシングの歯付きリング（４０）との間に挿入され、第２のグループのギアホィールが前記第１の作動環の歯付きリング（４２）と前記第１の制御環の歯付きリング（４４）との間に挿入されることを特徴とする、ターボプロップ。
2. 前記第１の回転支持体に対して対向する方向に回転可能であり、第２の一連のブレードを担持する第２の環状回転支持体（１９ｂ）を含み、各ブレードが前記第２の回転支持体に旋回するように取り付けられ、前記第２の回転支持体によって担持される各ブレードピンが、前記第２の回転支持体の上で回転可能に取り付けられる歯付きホィール（２２ｂ）を形成する第２の作動環（２１ｂ）と噛合することによって係合され、前記第２の作動環が、前記第２の回転支持体によって担持される第２の遊星機構（２７ｂ）を介して、前記第２の回転支持体と同軸の第２の制御環（２５ｂ）に連結されることを特徴とする、請求項１に記載のターボプロップ。
3. 前記第２の制御環が、前記第１の回転支持体によって担持されるブレードのギアホィール（２３ａ）と噛合する歯付きリング（５０）を備えることを特徴とする、請求項２に記載のターボプロップ。
4. 前記第２の遊星機構（２７ｂ）が、前記第２の回転支持体の上で回転可能に取り付けられ、遊星ギアホィール（３５）の２つのグループ（３３ｂ、３４ｂ）を担持する遊星枠リング（３０ｂ）を備え、第１のグループ（３３ｂ）の遊星ギアホィールが、前記第２の回転支持体の歯付きリング（４５）と前記第１の回転支持体の歯付きリング（４６）との間に挿入され、第２のグループ（３４ｂ）の遊星ギアホィールが、前記第２の作動環の歯付きリング（４７）と前記第２の制御環の歯付きリング（４８）との間に挿入されることを特徴とする、請求項２または３に記載のターボプロップ。

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