JP5260725B2 - プロペラブレードのための特徴的な装置を備えた二重反転プロペラシステム - Google Patents

Description

本発明は、概略的にはタービンエンジンを備えている航空機のための二重反転プロペラシステム、具体的には２つのプロペラから成るブレードをフェザリングする手段を備えている二重反転プロペラシステムに関する。

また、本発明は、このような二重反転プロペラシステムを備えている航空機用タービンエンジンに関する。

従来技術では、反対の回転方向に回転している各ロータによってプロペラが駆動される、二重反転プロペラシステムを備えたタービンエンジンが知られている。これら二重反転プロペラシステムは、一般にプロペラのブレードをフェザリングすることができるように、すなわちプロペラのブレードをストールするために、該ブレードが関連するタービンエンジンの軸線に対する実施可能な最小迎角を形成するようになっている。このような場合には、最小迎角位置、最小角度位置、又は中立位置が注目される。

様々な状況下において、例えばエンジンが停止し、該エンジンが固定された回転式ブレードによって発生する抵抗を低減するような致命的状態になった場合に、プロペラのブレードをフェザリング可能なことが望ましい。他の状況下では、プロペラのうち一のプロペラに翼損失が発生した場合に、他のプロペラの回転数が上昇することを回避するために、２つのプロペラのブレードをフェザリングすることが必要となる。

さらに、ターボエンジンの推力を可能な限り相殺又は低減させたい場合には、ブレードのフェザリングが必要とされる。ブレードのエンジンの軸線を中心とした回転が継続されているにも関わらず、該エンジンの中立位置が小さな推力又は無推力を導くからである。

ブレードをストールするための従来の制御システムを利用することによって、すなわちブレードが最小迎角位置に移動するようにブレードを案内することによって、フェザリングが実施可能とされる。しかしながら、ブレードをストールするための制御システムが故障した場合には、フェザリングを実施することができなくなる。このようなことを許容することはできない。

本発明の目的は、先行技術の実施例に対して、上述の不都合を少なくとも部分的に改善することである。

本発明は、この目的を達成するために、第１の解決手段として、航空機用タービンエンジンのための二重反転プロペラシステムであって、二重反転プロペラシステムが、長手軸線を中心として配設されている第１のプロペラ及び第２のプロペラとを備えており、第１のプロペラが、二重反転プロペラシステムのステータに対して長手軸線を中心として第１の回転方向に回転するようになっている、第１のプロペラロータを備えており、第１のブレードを支持しており、第１のプロペラが、さらには、最小迎角位置と最大迎角位置との間における第１のブレードの移動を可能とする、第１のブレードのための第１のストール制御システムを備えており、第１のストール制御システムが、第１の滑動要素の第１のスライド方向に沿った第１の移動によって、第１のブレードが第１のブレードの最小迎角位置に接近するように、且つ、第１の滑動要素の第１のスライド方向の反対方向である第２のスライド方向に沿った移動によって、第１のブレードの最大迎角位置に接近するように、長手軸線に沿って滑動すると共に第１のブレードに結合している第１の滑動要素を備えており、第１の滑動要素が、第１の回転アクチュエータ手段によって案内され、第１の回転アクチュエータ手段の長手軸線を中心とする回転運動によって、第１の滑動要素の長手軸線に沿ったスライド運動が発生し、第１のストール制御システムが、さらには、第１の回転アクチュエータ手段を回転運動させるようになっている第１のモータを備えており、第１の滑動要素と第１の回転アクチュエータ手段とが、第１のロータによって、ステータに対して第１の回転方向に回転駆動されるようになっており、第２のプロペラが、二重反転プロペラシステムのステータに対して長手軸線を中心として第１の回転方向の反対方向である第２の回転方向に回転するようになっている、第２のプロペラロータを備えており、第２のブレードを支持しており、第２のプロペラが、さらには、最小迎角位置と最大迎角位置との間における第２のブレードの移動を可能とする、第２のブレードのための第２のストール制御システムを備えており、第２のストール制御システムが、第２の滑動要素の第３のスライド方向に沿った移動によって、第２のブレードが第２のブレードの最小迎角位置に接近するように、且つ、第２の滑動要素の第３のスライド方向の反対方向である第４のスライド方向に沿った移動によって、第２のブレードの最大迎角位置に接近するように、長手軸線に沿って滑動すると共に第２のブレードに結合している第２の滑動要素を備えており、第２の滑動要素が、第２の回転アクチュエータ手段によって案内され、第２の回転アクチュエータ手段の長手軸線を中心とする回転運動によって、第２の滑動要素の長手軸線に沿ったスライド運動が発生し、第２のストール制御システムが、さらには、第２の回転アクチュエータ手段を回転運動させるようになっている第２のモータを備えており、第２の滑動要素と第２の回転アクチュエータ手段とが、第２のロータによって、ステータに対して第２の回転方向に回転駆動されるようになっており、二重反転プロペラシステムが、第１の回転作動手段と第２の回転作動手段とを回転中に堅固に固定するための係合解除手段を備えており、二重反転プロペラシステムが、係合解除手段が係合されている場合には、第１のモータによって回転駆動される第１の滑動要素と、第１のモータに関連する第１の回転アクチュエータ手段との間において相対回転速度が発生すると共に、第２のモータによって回転駆動される第２の滑動要素と、関連する第２の回転アクチュエータ手段との間において相対回転速度が発生し、これにより第１の滑動要素と第２の滑動要素とがそれぞれ、第１のスライド方向及び第３のスライド方向それぞれに移動し、第１のブレードと第２のブレードとがそれぞれ、自身の最小迎角位置に配置される二重反転プロペラシステムを有している。

本発明では、前記二重反転プロペラシステムが、前記第１の回転作動手段と前記第２の回転作動手段とを回転中に堅固に固定するための係合解除手段（“クラッチ”）を備えており、前記二重反転プロペラシステムが、前記係合解除手段が係合されている場合には、前記第１のモータによって回転駆動される前記第１の滑動要素と、前記第１のモータに関連する前記第１の回転アクチュエータ手段との間において相対回転速度が発生すると共に、前記第２のモータによって回転駆動される前記第２の滑動要素と、関連する前記第２の回転アクチュエータ手段との間において相対回転速度が発生し、これにより前記第１の滑動要素と前記第２の滑動要素とがそれぞれ、前記第１のスライド方向及び前記第３のスライド方向それぞれに移動し、前記第１のブレードと前記第２のブレードとがそれぞれ、自身の前記最小迎角位置に配置される。

方発明は、実施が容易でコストをかけずに、２つのプロペラのブレードを高い信頼性を以て急速にフェザリングするための最良の解決手段である。

従って、本発明では、第１の回転アクチュエータ手段及び第２の回転アクチュエータ手段を回転中に堅固に固定するための係合解除手段が設けられている一方、回転中に結合を解除するための手段は、エネルギをほとんど必要とせず、従来構造の二重反転プロペラシステムに容易に組み込むことができる。

本発明の二重反転プロペラシステムでは、係合解除手段が係合解除している限り、第１の回転アクチュエータ手段と第２の回転アクチュエータ手段とが各自のロータと共に回転する。すなわち、第１の回転アクチュエータ手段と第２の回転アクチュエータ手段とが、両方向において、ロータ及び該ロータの関連する滑動要素の回転速度と同一の所定の回転速度で同一方向にそれぞれ回転する。しかしながら、係合解除手段がブレードをフェザリングする指令に従って係合した場合には、第１の回転アクチュエータ手段と第２の回転アクチュエータ手段とが、回転中に結合し、これにより同一の回転速度及び同一の回転方向に回転するようになる。

第１の場合では、第１の回転アクチュエータ手段の回転速度と第２の回転アクチュエータ手段の回転速度が、ロータの回転速度の同一の代数平均に向かうように、すなわち速度が０になるようになっていることは言うまでもない。しかしながら、第２の場合では、２つの作動回転手段の速度が非零の速度に向かうようになっている。このことは、２つの作動回転手段が他方のロータではなく一方のロータによって駆動されていることを示している。しかしながら、第２の場合では、２つの作動回転手段の速度が、ロータの回転速度とロータによって駆動される滑動要素の回転速度より低い状態を維持している。

いずれの場合であっても、考慮され得る両方の場合において、カップリングによって相互に速度低下される作動回転手段と、常にロータの回転速度で駆動される関連する滑動要素との相対回転速度が発生するので、滑動要素が所定の方向に自動的に移動するようになっており、２つのプロペラのブレードがフェザリングするようになっている。

上述の第２の場合は、該プロペラの作動回転手段が関連するロータの回転方向の反対方向に回転することを示す、プロペラのブレードのフェザリングが、他のブレードによって係合解除手段を介して伝動される減速に起因するより低い速度で関連するロータの回転方向と同一の回転方向に回転することを示す、他のプロペラのブレードのフェザリングよりも速く実行されるという意味において、第１の場合と相違することに留意すべきである。

さらに、二重反転プロペラシステムが、滑動要素が関連する作動回転手段に対して並進運動している際に滑動要素がその行程の端に到達し、プロペラのブレードを中立位置に位置決めした場合には、これら滑動要素には異なる回転速度が付与されているにも関わらず、その行程の端に設けられたストッパによって、作動回転要素に沿って滑動し続けることが防止されるようになっている。従って、このことが、滑動要素が回転中に関連する作動回転手段に堅固に固定されるようにする妨害物を発生させる。参考までに、滑動要素と関連するストッパとが接近することによって発生する衝撃を最小限度に抑えるために、ストッパが可撓性を有していても良いことに留意すべきである。

滑動要素がストッパに一旦接触すると、作動回転手段がロータと共に回転駆動される。滑動要素同士が係合するので、クラッチがディスクブレーキの役割を果たす。従って、単純な係合解除手段を動作させることによって、ブレードが連続的且つ自動的にフェザリングされ、プロペラの回転が制止されるようになる。

係合解除手段が動作した後に、第１の回転アクチュエータ手段と第２の回転アクチュエータ手段とが減速された速度で連続的に回転する場合に、逐次的ではあるが、このようなプロペラの回転が制止される。特に、上述の場合には、プロペラのうち一のプロペラが、関連するロータの回転方向に対して反対の回転方向に回転する作動回転手段を備えている。このプロペラに関連する滑動要素の行程の端に設けられたストッパは、ストッパが他のプロペラを制止する前に制止する。従って、第１のプロペラのフェザリングは、第２のプロペラのフェザリングの前に実施される。第１のプロペラの作動回転手段は、ロータに対して回転している際に制止される。２つの作動回転手段が係合されている際に、該２つの作動回転手段は共に第２のロータに対して回転し、これにより第２のロータの作動回転手段が第２のロータに対して回転するので、第２のプロペラがフェザリングするようになっている。上述のように、このことが、回転中に該滑動要素と結合されているロータの回転を制止すると共に、滑動要素の回転を制止する妨害物を発生させる。

好ましくは、第１の回転アクチュエータ手段と第２の回転アクチュエータ手段とがそれぞれ、ボールネジから構成されている。

好ましくは、第１の回転アクチュエータ手段と第２の回転アクチュエータ手段とを回転中に堅固に固定する係合解除手段が、スライディングディスクを備えているクラッチシステムから構成されており、好ましくは、第１の回転アクチュエータ手段及び第２の回転アクチュエータ手段のうち一方に設けられているモータによって制御されている。

また、優位には、第１の滑動要素及び第２の滑動要素それぞれが、自身に設けられたブレードそれぞれの偏心ピンに適合しているスライディングコーンによって構成されている。

優位には、第１のスライド方向と第３のスライド方向とが同一方向であり、第２のスライド方向と第４のスライド方向とが同一方向である。本発明の技術的範囲を超えることなく、真逆の状況を想到することができることは言うまでもない。

さらには、本発明は、上述の二重反転プロペラシステムを備えている航空機用タービンエンジンに関する。該タービンエンジンは、好ましくはターボプロペラであるが、代替的には、ターボジェットエンジンであっても良い。ターボジェットエンジンである場合には、二重反転プロペラシステムは、ターボジェットエンジンのファンを構成するようになっている。

さらに、タービンエンジンのタイプに関わらず、二重反転プロペラシステムは、プロペラが自身を囲んでいる径方向外側に形成されたシュラウドを有していないように構成されている。このような二重反転プロペラシステムは、“オープンロータ”と呼称されている。

最後に、本発明の主題は、上述のような航空機用タービンエンジンのための二重反転プロペラシステムを案内するための方法にある。この方法によって、最小迎角におけるストールが第１のブレード及び第２のブレードのために必要な場合に、第１の回転アクチュエータ手段と第２の回転アクチュエータ手段とを回転中に堅固に固定する係合解除手段が、係合のために動作する。

本発明の他の利点及び特徴は、非限定的な以下の記載によって理解される。

本明細書は、添付図面を参照することによって理解される。

本発明の好ましい実施例における、航空機用タービンエンジンのための二重反転プロペラシステムの縦断面図である。 プロペラブレードをフェザリングするためのシステムの動作を説明するための、図１に表わす二重反転プロペラシステムの一部分の概略的な縦断面図である。 プロペラブレードをフェザリングするためのシステムの動作を説明するための、図１に表わす二重反転プロペラシステムの一部分の概略的な縦断面図である。 図１、図２ａ、及び図２ｂに表わす二重反転プロペラシステムの一部分を回転中に堅固に固定するために係合解除する手段の拡大斜視図である。

図１は、本発明の好ましい実施例における、航空機用タービンエンジンのための二重反転プロペラシステムの一部分を表わす。

Ｘ軸は、二重反転プロペラシステム１の長手方向、すなわちこのような二重反転プロペラシステム１を一体化するようになっているタービンエンジンの長手方向に対応する方向に対応している。Ｙ軸は、二重反転プロペラシステム１の横方向に対応しており、Ｚ軸は、二重反転プロペラシステム１の垂直方向又は高さ方向に対応している。これら三軸は、互いに対して直交している。

二重反転プロペラシステム１は、Ｘ軸に対して平行な該二重反転プロペラシステムの長手軸線４を中心として配設されているステータ又はケース２（概略的にのみ表わす）を備えている。このステータは、既知の方法によってタービンエンジンの他のケースに堅固に取り付けられるようになっている。この点において、図１は、二重反転プロペラシステム１が、好ましくはプロペラが該プロペラを囲む径方向外側のシュラウドを備えていないように構成されている、すなわち “オープンロータ（Open Rotor）”タイプであることを示している。

さらに、二重反転プロペラシステム１は、ブレード６ａを支持している第１のプロペラ６又は上流プロペラを備えている。同様に、二重反転プロペラシステム１は、ブレード８ａを支持している第２のプロペラ８又は下流プロペラを備えている。従って、第１のプロペラ６及び第２のプロペラ８は、二重反転プロペラシステム１の空気流の主方向に沿って互いに移動可能とされる。Ｘ軸に対して平行な矢印１０によって概略的に表わすように、空気流の主方向が、以下で述べる“上流”及び“下流”との用語のための基準となる。第１のプロペラ６及び第２のプロペラ８は、これらプロペラの中心に配設されている長手軸線４を中心として反対方向に回転するようになっている一方、固定されたステータ２に対して相対的に回転する。第１のプロペラ６は、第１の回転方向１２に、すなわち正面から見て時計回りに回転する。第２のプロペラ８は、第１の回転方向の反対方向である第２の回転方向１４に、すなわち正面から見て反時計回りに回転する。たとえ第１のプロペラ及び第２のプロペラの回転方向がそれぞれ逆転しても、このことは本発明の技術的範囲内である。

明細書全体において、所定の構成部品の“回転速度（speed of rotation）”が、軸が設けられていない場合には、長手軸線４に沿って固定されたステータ２に対する相対的な該構成部品の回転速度に相当することを留意すべきである。

第一に、第１のプロペラ６に関する限り、第１のプロペラは、長手軸線４を中心として配設されている駆動シャフト１６を備えており、機械式伝動装置（図示しない）によって回転駆動されるようになっている。例えば、該機械式伝動装置は遊星歯車装置を備えた減速機を形成しており、該遊星歯車装置はタービンエンジンのタービンによって駆動される。

従って、中空の駆動シャフト１６が、該駆動シャフトの上流側端部に固定されており、第１のプロペラ６ａの径方向外側端部、すなわち外周クラウン部分において該第１のロータのハウジングを第１の回転方向１２に回転させる、第１のロータ１８を支持している。このために、オリフィス２０が、ブレード６ａの脚部２１を収容するように、長手軸線４を中心として配設されている第１のロータ１８内に形成されている。２つのブレード６ａそれぞれが、好ましくは二重反転プロペラシステム１の径方向軸線に対応している該ブレードの主軸線２４に対して偏心したピン２２を有している。

第１のロータ１８が、概略的に駆動シャフト１６の上流側端部から円錐台状に形成され、下流側に向かって開口していることにも留意すべきである。

内側に向かって径方向に突出している偏心ピン２２が、第１のブレードのための第１のストール制御システム２６に設けられており、これにより第１のブレードが、長手軸線４に対する最小迎角位置と最大迎角位置との間において移動可能とされる。該第１のブレードが、自身を中心として、すなわちオリフィス２０の主軸線に相当する該第１のブレードの主軸線２４を中心として回動することによって、第１のブレード６ａそれぞれが、これら２つの位置の間において移動可能となる。

このために、第１のストール制御システム２６は、例えば長手軸線４を中心として配設されている共にステータに対して該長手軸線に沿って滑動可能な、制御コーン２８の第１の滑動要素を備えている。

例えば上流に向かって開口している制御コーン２８は、第１のブレードの偏心ピン２２を収容するために、最大直径を有している自身の下流側端部に複数のオリフィス３０を有している。当業者に知られているように、第１のプロペラ６をフェザリングするために、制御コーン２８が、第１のスライド方向３２ａに沿って、すなわち長手軸線４に向かって移動することによって、第１のブレード６ａが、最小角度位置や中立位置とも呼称される自身の最大迎角位置に接近する。上述のように、制御コーン２８が、該制御コーンによって支持されている偏心ピン２２上で並進方向に押されることによって、これに応答して、第１のブレード６ａが、自身のオリフィス２０の内側において、自身の主軸線２４に関して図１に表わす自身の中立位置に向かって回転する。図１は、第１のスライド方向３２ａにおける自身のトラベル位置（travel position）の端に位置している制御コーン２８を表わす。制御コーンによって、ブレード６ａがプロペラのフェザリングを可能とする中立位置に移動可能とされる。しかしながら、代替的に、二重反転プロペラシステム１は、制御コーン２８が第１のスライド方向３２ａの反対方向である第２のスライド方向３２ｂにおけるトラベル位置の端に位置決めされている状態において、ブレード６ａが中立位置に配置されているように構成されている場合がある。このような構成は、本発明の技術的範囲に属するものである。

図１は、上述のように、制御コーンが第２のスライド方向３２ｂに沿って、すなわち長手軸線４における下流に向かって移動することによって、第１のブレード６ａが、最大推力を得るために必要な自身の最大迎角位置に接近することができる。制御コーン２８が、並進方向において制御コーン２８によって支持されている偏心ピンに押されることに応答して、第１のブレード６ａが、自身の主軸線２４を中心として自身の最大迎角位置に向かって回転するようになる。

偏心ピン２２が、場合によってはボールジョイント３１を介して、制御コーンのオリフィス３０内に収容されているので、駆動シャフト１６、ロータ１８、及び第１のブレード６ａが共に、長手軸線４を中心として回転するように堅固に固定されている組立体を形成する。参考までに、偏心ピン２２及び制御コーン２８の移動は、長手軸線４に沿った並進移動と該長手軸線４を中心とした回転とを組み合わせた状態で実施される。さらに参考までに、ブレードの脚部における偏心ピンと制御コーンとの間にリングを導入することによって、この二重の運動を回避することができる。当該回転運動は、リングと制御コーンとの間において起きるので、制御コーンのみが軸線方向に並進移動する。

制御コーンを第１のスライド方向３２ａ及び第２のスライド方向３２ｂにおいて確実に並進移動させるために、ストール制御システム２６が、例えば長手軸線４を中心として配設されたボールネジ方式の第１の回転アクチュエータ手段３８を備えている。一般に、このボールネジ３８が、ウォームネジ（endless screw）のように、長手軸線４を中心とする回転運動を長手軸線４に沿った制御コーン２８のスライド運動に変換することは言うまでもない。

ボールネジ３８は、駆動シャフト１６の周囲に配置されており、制御コーン２８によって囲まれている。該制御コーンの略シリンドリカル状の内部部分４１は、ロータ１８及びステータに対して相対的に並進移動する際に永続的に固定されている、ボールネジ３８の雄ネジ部分に適合している。この点において、制御コーン２８が、ステータに対して長手軸線４に沿って並進運動可能な第１のプロペラ６の特定要素のうち唯一の要素であり、その他の要素が、ステータに対する並進移動の際に相互に固定されていることに留意すべきである。

ボールネジ３８の上流側端部は、該ボールネジを回転運動させ、これにより制御コーン２８を並進移動させるように、第１のモータ４０と結合している。特に、第１のモータ４０が、例えばロータ１８の環状ベース内において第１のプロペラ６のロータ１８に固定されているステータを備えており、ボールネジ３８の上流側端部に固定されているロータをさらに備えている場合がある。従って、第１のモータが停止している場合には、ボールネジ３８が、第１のプロペラのロータによって、ボールネジ３８が、回転状態において堅固に固定されていると共に第１の駆動シャフト１６とロータ１８と第１のブレード６ａと制御コーン２８とを備えている組立体と同一方向に且つ同一速度で、長手軸線４を中心として回転駆動される。ロータ１８と第１のモータ４０のステータとの回転が制止された結果として、ボールネジ３８及び該組立体が回転状態においてこのように固定される。

一方、第１のモータ４０が動作した場合には、ボールネジ３８の回転速度が、回転状態においてロータ１８に依然として固定されている制御コーン２８の回転速度と相違する。これにより、ボールネジ３８とロータ１８との間に相対的な回転速度が発生する。従って、制御コーン２８が、並進方向においてステータに固定された状態にあるボールネジ１８に沿って、且つ、第１のスライド方向３２ａ及び第２のスライド方向３２ｂのうち一のスライド方向に沿って理想的に滑動する。従って、このようにして、すなわち第１のモータ４０を操作することによって、最小迎角位置と最大迎角位置との間において第１のブレード６ａのストールを制御することができる。

第１のプロペラ６の構成に類似して構成されている下流側に配置された第２のプロペラ８は、長手軸線４を中心として配設されている駆動シャフト４６を備えている。例えば、該駆動シャフトは、第１のプロペラを交差している駆動シャフト１６の周囲に配置されている。該第２のプロペラは、タービンエンジンのタービンによって駆動される機械式伝動装置によって回転駆動されるようになっている。

この中空の第２の駆動シャフト４６は、長手軸線の下流側端部に固定されており、回転式の第２のロータ４８を支持している。従って、第２の回転方向１４において、第２のロータは、径方向外側端部の高さにおいて、すなわち自身の外周クラウン部分の高さにおいて第２のプロペラのブレード８ａを収容している。このために、オリフィス５０は、第２のブレード８ａの脚部５１を収容するために、長手軸線４を中心として配設されているロータ４８内に形成されている。第２のブレード８ａそれぞれが、好ましくは二重反転プロペラシステム１の径方向軸線に対応している該ブレードの主軸線５４に対して偏心している偏心ピン５２を有している。

ロータ４８は、概略的には第２の駆動シャフト４６の下流側端部から延在していると共に上流側に向かって開口している、円錐台状のコーンに形成されている。

内側に向かって径方向に突出している偏心ピン５２が、第２のブレードが長手軸線４に対する最小迎角位置と最大迎角位置との間において移動可能となるように、第２のブレードのための第２のストール制御システム５６に設けられている。オリフィス５０内において該ブレードを中心として、ひいては該オリフィスの軸線に対応している該ブレードの主軸線５４を中心として該ブレードを回動させることによって、ブレード８ａそれぞれが、最小迎角位置と最大迎角位置との間において移動される。

このために、第２のストール制御システム５６は、長手軸線４を中心として配設されていると共に該長手軸線に沿ってスライド可能である、例えば制御コーン５８のような第２の滑動要素を備えている。

この制御コーン５８は、例えば上流に向かって開口しており、第２のブレードの偏心ピン５２を収容するために、最大直径を有している長手軸線の上流側端部において複数のオリフィス６０を有している。当業者に知られているように、制御コーン５８が、第１のスライド方向３２ａと同一方向である第３のスライド方向６２ａに沿って、すなわち長手軸線４の上流側に向かって移動することによって、第２のブレード８ａが、第２のプロペラ８をフェザリングするために必要な中立位置の近傍に案内される。上述のように、制御コーン５８が、該制御コーンによって支持されている偏心ピン５２に並進方向において押され、これに応答して、第２のブレード８ａが、図１に表わす中立位置に向かって主軸線５４を中心として回転するようになる。図１は、第３のスライド方向６２ａにおける行程の端部に位置している制御コーン５８を表わす。この場合には、制御コーンによって、ブレード８ａが、プロペラを確実にフェザリングする中立位置に配置される。しかしながら、代替的に、二重反転プロペラシステム１は、制御コーン５８が第３のスライド方向の反対方向である第４のスライド方向６２ｂにおける行程の端に位置決めされた状態において、ブレード８ａが中立位置に配置されているように構成されている場合がある。このような構成は、本発明の技術的範囲に属するものである。

図１をさらに参照すると、上述のように、制御コーン５８が、第２のスライド方向３２ｂと同一方向である第４のスライド方向６２ｂに沿って、すなわち長手軸線４における上流側に向かって移動することによって、第２のブレード８ａが、最大推力を得るために必要な自身の最大迎角位置に接近することができる。ここで、制御コーン５８が、並進方向において制御コーン５８によって支持されている偏心ピン５２に押されることに応答して、第２のブレード８ａが、自身の主軸線５４を中心として自身の最大迎角位置に向かって回転するようになる。

偏心ピン５２が、場合によってはボールジョイント６１を介して、制御コーンのオリフィス６０内に収容されているので、駆動シャフト４６、ロータ４８、及び第２のブレード８ａが共に、長手軸線４を中心として回転するように堅固に固定されている組立体を形成する。ここで、偏心ピン５２及び制御コーン５８の移動は、長手軸線４に沿った並進移動と該長手軸線４を中心とした回転とを組み合わせた状態で実施される。さらに参考までに、ブレードの脚部における偏心ピンと制御コーンとの間にリングを導入することによって、この二重の運動を回避することができる。当該回転運動は、リングと制御コーンとの間において起きるので、制御コーンのみが軸線方向に並進移動する。

制御コーン５８を第１のスライド方向６２ａ及び第２のスライド方向６２ｂにおいて確実に並進移動させるために、ストール制御システム５６が、例えば長手軸線４を中心として配設されたボールネジ方式の第２の回転アクチュエータ手段６８を備えている。一般に、このボールネジ６８が、ウォームネジのように、長手軸線４を中心とする回転運動を長手軸線４に沿った制御コーン５８のスライド運動に変換することは言うまでもない。

ボールネジ６８は、駆動シャフト４６の周囲に配置されており、制御コーン５８によって囲まれている。該制御コーンの略シリンドリカル状の内部部分７０は、ロータ４８及びステータに対して相対的に並進移動する際に永続的に固定されている、ボールネジ６８の雄ネジ部分に適合している。この点において、制御コーン５８が、ステータに対して長手軸線４に沿って並進運動可能な第２のプロペラ８の特定要素のうち唯一の要素であり、その他の要素が、ステータに対する並進移動の際に相互に固定されていることに留意すべきである。

ボールネジ６８の下流側端部は、該ボールネジを回転運動させ、これにより制御コーン５８を並進運動させるように、第２のモータ７０と結合している。特に、モータ７０が、例えばロータ４８の環状ベース内において第２のプロペラ８のロータ４８に固定されているステータを備えており、ボールネジ６８の下流側端部に固定されているロータをさらに備えている場合がある。従って、モータ７０が停止している場合には、ボールネジ６８が、第２のプロペラのロータによって、回転状態において堅固に固定されていると共に第２の駆動シャフト４６とロータ４８と第２のブレード８ａと制御コーン５８とを備えている組立体と同一方向に且つ同一速度で、長手軸線４を中心として回転駆動される。ロータ４８と第２のモータ７０のステータとの間における回転が制止された結果として、ボールネジ６８及び特定の組立体が回転状態においてこのように固定される。

一方、第２のモータ７０が動作した場合には、ボールネジ６８の回転速度が、回転状態において第２のロータ４８に依然として固定されている制御コーン５８の回転速度と相違する。これにより、これらボールネジ６８と制御コーン５８との間に相対的な回転速度が発生する。従って、制御コーン５８が、並進方向においてステータに固定された状態にあるボールネジ６８に沿って、且つ、第３のスライド方向６２ａ及び第４のスライド方向６２ｂのうち一の方向に沿って理想的に滑動する。従って、このようにして、すなわち第２のモータ７０を操作することによって、第１のブレード６ａのストールから独立して、最小迎角と最大迎角との間において第２のブレード８ａのストールを制御することができる。

本発明の特徴のうち一の特徴は、図１に表わすように、ボールネジ３８，６８を回転状態において固に固定する係合解除手段７２を実施する際に、第１のボールネジの下流側端部３８ａが第２のボールネジの上流側端部の近傍に配置されていることである。より具体的には、図３に詳しく表わすように、２つの端部が相互に係合解除手段７２を形成するように適合している。

包括的には、二重反転プロペラシステム１は、係合解除手段７２が係合された場合に、回転アクチュエータ手段同士の間において相互に減速が発生するように構成されているので、第１のロータ１８によって回転駆動されている制御コーン２８と減速されたボールネジ３８との間において、及び第２のロータ４８によって回転駆動されている制御コーン５８とボールネジ３８と結合されていると共に減速されたボールネジ６８との間において、相対的な回転速度が発生する。これら相対的な回転速度によって、制御コーン２８，５８それぞれが、第１のスライド方向３２ａ及び第３のスライド方向６２ａにおいて移動するようになるので、第１のブレード６ａ及び第２のブレード８ａが中立位置に移動され、これによりフェザリングが確実に実施される。

図２ａは、例えば通常動作中、すなわちプロペラをフェザリングする指令が出ていない場合の構成になっている、二重反転プロペラシステム１の概略図である。

上述のように、ストールによる改善が指令されない限り、及び係合解除手段が係合解除された状態にある限り、ボールネジ３８，６８が、第１の回転方向１２及び第２の回転方向１４に回転する。すなわち、ボールネジ３８，６８がそれぞれ、ロータ１８，４８による長手軸線４を中心とした回転駆動に起因して、関連するロータ１８，４８及び制御コーン２８，５８の回転速度と同一速度で且つ同一回転方向に回転する。タービンエンジンの通常運転の際には、第１のモータ４０及び第２のモータ７０が、第１のブレード６ａ及び第２のブレード８ａを理想的なストール位置に配置するために、独立して動作可能とされる。

ブレードがフェザリングをするための指令に続いて、係合解除手段が係合された場合には、ボールネジ３８，６８は、一方のボールネジが他方のボールネジに擦り付けられているので、互いに同調し、回転状態において急速結合することによって完了する。これにより、一方のボールネジが、自動的に他方のボールネジを同一回転速度で且つ同一方向に回転させることができる。

ボールネジ３６，６８同士の摩擦によって該ボールネジ同士の間において運動力学的平衡状態になる第１の場合には、この回転速度が零になる。２つのボールネジの相互の影響によって該ボールネジ同士の間において運動力学的平衡状態にならない第２の場合には、２つのボールネジ３６，６８についての回転速度が零にならない。この回転速度は、ロータ１８，４８の回転速度とこれらロータによって駆動される制御コーン２８，５８の回転速度とよりも低い状態を維持している。

２つのボールネジが回転中に結合される上述の２つの場合には、長手軸線４に対する相対的な回転速度が、ボールネジ３８，６８と通常ロータの回転速度で駆動される関連する制御コーン２８，５８との間において発生する。これにより制御コーン２８，５８が、急速に且つ高い信頼性を以て自動的に移動するので、２つのプロペラのブレードがフェザリングするようになる。

また、二重反転プロペラシステム１は、制御コーン２８，５８がボールネジ３８，６８に対する並進運動の行程の端に到達した場合に、すなわち図２ｂに表わすように第１のブレード６ａ及び第２のブレード８ａが中立位置に配置された場合に、行程の端に形成されたストッパによって制御コーンがボールネジに沿って滑動し続けることを防止するように構成されている。制御コーンが上流側に向かってさらに移動することができない場合に、例えば制御コーン２８，５８のオリフィス３０，６０と該制御コーンの関連する偏心ピン２２，５２とが接触することによって、このようなストッパ構造が実現されている。このようにしてストッパ（blockage）が実現されるので、制御コーン２８，５８が、回転された状態において関連するボールネジに堅固に固定されるようになる。この点において、図１の参照符号５５によって概略的に表わされるように、行程の端において、各制御コーンと関連するボールネジとが面接触することがさらに好ましい。ストッパ５７が、制御コーン２８，５８の反対側への移動方向における行程を制止するために設けられている場合がある。

係合解除手段７２が動作した後に、ボールネジ３８，６８それぞれがロータ１８，４８に対して回転された状態で停止している第１の場合には、制御コーンは、並進運動のための行程の端に同時に到達する。このようにして、ブレードがフェザリングする。そして、ブレードがロータに対して回転された状態で制止された結果として、ボールネジそれぞれがロータによって回転駆動されるので、係合がディスクブレーキとしての役割を果たし、これによりプロペラの回転が停止する。従って、単一の係合解除手段７２によって、自動的にブレードがフェザリングし、その後に第１のプロペラ６及び第２のプロペラ８の回転が制止される。

係合解除手段７２が動作した後に、ボールネジ３８，６８がステータよりも小さな速度で例えば第２の回転方向１４に回転し続ける、上述の第２の場合には、制御コーン２８が、制御コーン５８がストッパに当接する前に行程ストッパの端部に当接する。このようにして、制御コーン２８と関連するボールネジ３８とが、制御コーン２８が図２ｂに表わす行程の端に到達した時に制止され、回転された状態においてロータ１８と共に堅固に固定されるようになる。このようにして、ボールネジ６８がロータ１８と共に回転するので、制御コーン５８の第３のスライド方向６２ａに沿った並進移動が加速され、図２ｂに表わす行程の端により早く到達することができる。制御コーン５８が行程端に到達した場合には、ブレードがフェザリングし、ボールネジ６８がロータ４８と共に回転駆動するようになる。このようにして、ロータ１８，４８が反対方向に回転し、且つ、ボールネジ３８，６８が堅固に固定されて回転するので（ストッパ効果）、その係合がディスクブレーキのような効果を発揮し、２つのロータ１８，４８の速度を低下させることができる。

図３は、第１のボールネジ３８の下流側端部３８ａと第２のボールネジ６８の上流側端部６８ａとが結合されている、係合解除手段７２の例示的な実施例を表わす。これら２つの端部は、互いの近傍に配置されている。

包括的には、係合解除手段７２は、スライディングディスクを備えているクラッチシステムから構成されている。より具体的には、２つのディスクセット７４，７６が設けられており、長手軸線４に対して直角に配置されている第１のディスクセット７４は、ボールネジ３８を備えているスライディングリンクを有しており、長手軸線４に対して直角に配置されている第２のディスクセット７６も、ボールネジ６８を備えているスライディングリンクを有している。

静止状態において、第１のディスクセット７４及び第２のディスクセット７６は、互いに擦り合わないように十分に離隔されているので、ボールネジ３８，６８は、何らかの阻害原因となるクラッチシステム７２を設けることなく、同一軸線を中心として反対方向に回転可能とされる。

一方、ブレードをフェザリングするための指令を受けた後に、下流側端部３８ａ及び上流側端部６８ａが回転している状態において、第１のディスクセット７４及び第２のディスクセット７６が接触し結合する。

このために、ピストン７８が、上流側端部６８ａ内に設けられており、該上流側端部に対して相対的に長手軸線４に沿って移動可能とされるので、第１のディスクセット７４及び第２のディスクセット７６が互いに押圧し合い、これにより互いに圧縮される。上流側端部６８ａ内に配置されているモータ８０（概略的に図１に表わすが、図３では省略されている）によって、ピストン７８が確実に並進移動される。該モータは、好ましくは、上流側端部６８ａに配設された固定式ステータとピストン７８のネジ部分に適合しているロータ８２とを備えている回転式モータである。上流側端部６８ａに対して相対的に並進運動可能に固定されているロータ８２の回転運動が、ピストン８２の上流側端部６８ａに対して相対的な長手軸線４に沿った並進移動に変換される。

代替的には、代替的な解決手段として、形状記憶機能を有しているバネを備えている係合解除手段７２が挙げられる。バネの伸長によってピストンが押圧され、これにより係合効果が発揮される。

上述の発明の様々な変更が、当業者によって単なる非限定的な例として想到可能である。

１ 二重反転プロペラシステム
２ ステータ
４ 長手軸線
６ 第１のプロペラ
６ａ 第１のブレード
８ 第２のプロペラ
１２ 第１の回転方向
１４ 第２の回転方向
１８ 第１のプロペラロータ
２２ 偏心ピン
２６ 第１のストール制御システム
２８ 第１の滑動要素
３２ａ 第１のスライド方向
３２ｂ 第２のスライド方向
３８ 第１の回転アクチュエータ手段
４０ 第１のモータ
４８ 第２のプロペラロータ
５２ 偏心ピン
５６ 第２のストール制御システム
５８ 第２の滑動要素
６２ａ 第３のスライド方向
６２ｂ 第４のスライド方向
６８ 第２の回転アクチュエータ手段
７０ 第２のモータ
７２ 係合解除手段
７４ スライディングディスク
７６ スライディングディスク

Claims (7)

1. 航空機用タービンエンジンのための二重反転プロペラシステム（１）であって、
   前記二重反転プロペラシステム（１）が、長手軸線（４）を中心として配設されている第１のプロペラ（６）及び第２のプロペラ（８）とを備えており、
   前記第１のプロペラ（６）が、前記二重反転プロペラシステム（１）のステータ（２）に対して前記長手軸線（４）を中心として第１の回転方向（１２）に回転するようになっている、第１のプロペラロータ（１８）を備えており、第１のブレード（６ａ）を支持しており、
   前記第１のプロペラ（６）が、さらには、最小迎角位置と最大迎角位置との間における前記第１のブレード（６ａ）の移動を可能とする、前記第１のブレード（６ａ）のための第１のストール制御システム（２６）を備えており、
   前記第１のストール制御システム（２６）が、前記第１の滑動要素（２８）の第１のスライド方向（３２ａ）に沿った第１の移動によって、前記第１のブレード（６ａ）が前記第１のブレード（６ａ）の前記最小迎角位置に接近するように、且つ、前記第１の滑動要素（２８）の前記第１のスライド方向（３２ａ）の反対方向である第２のスライド方向（３２ｂ）に沿った移動によって、前記第１のブレード（６ａ）の前記最大迎角位置に接近するように、前記長手軸線（４）に沿って滑動すると共に前記第１のブレード（６ａ）に結合している前記第１の滑動要素（２８）を備えており、
   前記第１の滑動要素が、第１の回転アクチュエータ手段（３８）によって案内され、前記第１の回転アクチュエータ手段（３８）の前記長手軸線（４）を中心とする回転運動によって、前記第１の滑動要素の前記長手軸線（４）に沿ったスライド運動が発生し、
   前記第１のストール制御システム（２６）が、さらには、前記第１の回転アクチュエータ手段（３８）を回転運動させるようになっている第１のモータ（４０）を備えており、
   前記第１の滑動要素と前記第１の回転アクチュエータ手段（３８）とが、前記第１のロータ（１８）によって、前記ステータ（２）に対して前記第１の回転方向（１２）に回転駆動されるようになっており、
   前記第２のプロペラ（８）が、前記二重反転プロペラシステム（１）の前記ステータ（２）に対して前記長手軸線（４）を中心として前記第１の回転方向（１２）の反対方向である第２の回転方向（１４）に回転するようになっている、第２のプロペラロータ（４８）を備えており、第２のブレード（８ａ）を支持しており、
   前記第２のプロペラ（８）が、さらには、最小迎角位置と最大迎角位置との間における前記第２のブレード（８ａ）の移動を可能とする、前記第２のブレード（８ａ）のための第２のストール制御システム（５６）を備えており、
   前記第２のストール制御システム（５６）が、第２の滑動要素（５８）の第３のスライド方向（６２ａ）に沿った移動によって、前記第２のブレード（８ａ）が前記第２のブレード（８ａ）の前記最小迎角位置に接近するように、且つ、前記第２の滑動要素（５８）の前記第３のスライド方向（６２ａ）の反対方向である第４のスライド方向（６２ｂ）に沿った移動によって、前記第２のブレード（８ａ）の前記最大迎角位置に接近するように、前記長手軸線（４）に沿って滑動すると共に前記第２のブレード（８ａ）に結合している前記第２の滑動要素（５８）を備えており、
   前記第２の滑動要素が、第２の回転アクチュエータ手段（６８）によって案内され、前記第２の回転アクチュエータ手段（６８）の前記長手軸線（４）を中心とする回転運動によって、前記第２の滑動要素の前記長手軸線（４）に沿ったスライド運動が発生し、
   前記第２のストール制御システム（５６）が、さらには、前記第２の回転アクチュエータ手段（６８）を回転運動させるようになっている第２のモータ（７０）を備えており、
   前記第２の滑動要素と前記第２の回転アクチュエータ手段（６８）とが、前記第２のロータ（４８）によって、前記ステータ（２）に対して前記第２の回転方向（１４）に回転駆動されるようになっており、
   前記二重反転プロペラシステム（１）が、前記第１の回転作動手段（３８）と前記第２の回転作動手段（６８）とを回転中に堅固に固定するための係合解除手段（７２）を備えており、
   前記二重反転プロペラシステム（１）が、前記係合解除手段（７２）が係合されている場合には、前記第１のモータ（４０）によって回転駆動される前記第１の滑動要素（２８）と、前記第１のモータ（４０）に関連する前記第１の回転アクチュエータ手段（３８）との間において相対回転速度が発生すると共に、前記第２のモータ（７０）によって回転駆動される前記第２の滑動要素（５８）と、関連する前記第２の回転アクチュエータ手段（６８）との間において相対回転速度が発生し、これにより前記第１の滑動要素（２８）と前記第２の滑動要素（５８）とがそれぞれ、前記第１のスライド方向及び前記第３のスライド方向それぞれに移動し、前記第１のブレード（６ａ）と前記第２のブレード（８ａ）とがそれぞれ、自身の前記最小迎角位置に配置されることを特徴とする二重反転プロペラシステム（１）。
2. 前記第１の回転アクチュエータ手段（３８）と前記第２の回転アクチュエータ手段（６８）とがそれぞれ、ボールネジから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の二重反転プロペラシステム（１）。
3. 前記第１の回転アクチュエータ手段（３８）と前記第２の回転アクチュエータ手段（６８）とを回転中に堅固に固定する前記係合解除手段（７２）が、スライディングディスク（７４，７６）を備えているクラッチシステムから構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の二重反転プロペラシステム（１）。
4. 前記第１の滑動要素（２８）と前記第２の滑動要素（５８）とがそれぞれ、関連するブレードそれぞれの偏心ピン（２２，５２）に適合しているスライディングコーンから構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の二重反転プロペラシステム（１）。
5. 前記第１のスライド方向と前記第３のスライド方向とが、同一方向であり、
   前記第２のスライド方向と前記第４のスライド方向とが、同一方向であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の二重反転プロペラシステム（１）。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の二重反転プロペラシステム（１）を備えていることを特徴とする航空機用タービンエンジン。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の航空機用タービンエンジンのための二重反転プロペラシステム（１）を案内するための方法において、
   最小迎角におけるストールが前記第１のブレード及び前記第２のブレードのために必要な場合に、前記第１の回転アクチュエータ手段（３８）と前記第２の回転アクチュエータ手段（６８）とを回転中に堅固に固定する前記係合解除手段（７２）が、係合のために動作することを特徴とする方法。

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