JP5639171B2 - 半径方向アクティビティを有するプレストレス導入装置 - Google Patents

Description

本発明は、転動体とそれらの転動軌道との間の接触を確保することが意図されるプレストレス導入装置に関する。

本発明は、特に、フェアリングを有さない、タービンエンジン用のインペラロータに適用される。これらの装置では、ナットが、ベアリングのうちの１つをカラーのリムに押圧するために設けられる。次いで、多角形リングのハウジング内にこのナットを回転式に固定するようにロック用ワッシャが、ベアリングとナットとの間に設けられる。

次いで、プレストレス導入装置が、部品の間に応力を恒久的に発生させるために設けられることが有利である。知られているプレストレス導入装置には、リングスパン（Ｒｉｎｇｓｐａｎｎ）ワッシャと呼ばれる星形ばねがある。また、ベレビレ（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ）ワッシャの形状と同様の形状を有するワッシャも知られている。これらのワッシャは、ばねとして機能するように円錐形であり、したがって問題の部品に恒久的に応力を加える。

知られているプレストレス導入装置が使用される場合に摩耗する部品に関して、特に、たとえばタービンエンジンなどの高い振動レベルを受ける機械的アセンブリという状況では、問題があることが注目されている。

本発明の目的は、特に、この問題の解決策を提供することである。

本発明の主題は、あらゆるタイプのアセンブリにおいて、プレストレスを受けなければならない部品の摩耗を低減することができるプレストレス導入装置である。

このために、本発明は、軸線に実質的に直角な第１の平面と、第１の平面に実質的に平行な、かつ第１の平面に関して軸線方向にオフセットされている第２の平面との間で軸線を中心に延在するプレストレス導入装置であって、本質的に半径方向に延在する第１のシリーズの少なくとも３つのタブを持つ第１の平面内に延在する第１の環状本体を備え、第１のシリーズのタブのそれぞれが、第２の平面内に延在する平坦な表面を備えることを特徴とする、プレストレス導入装置を提案する。また、本発明は、本質的に半径方向に、第１のシリーズから反対の方向に延在する第２のシリーズの少なくとも３つのタブを持つ第１の平面内に延在する第２の環状本体を備え、第２のシリーズのタブのそれぞれは、第２の平面内に延在する平坦な表面を備えている。

したがって、本発明によれば、装置は、もはや円錐形ではなくて、それぞれがその軸線に直角な平面内に延在する２つの実質的に平行な部品を備えている。本体は、環状であり、第１の平面内に延在する。これにより、第１の部品、特にロック用ワッシャやナットとの面接触が確保される。タブの平坦な表面は、第２の平面内に延在し、したがって第２の部品、特にタービンエンジンのベアリングのうちの１つとの面接触を確保する。これらの接触面のおかげで、プレストレス導入力が、よりよく分布され、したがって、プレストレスを受けなければならない部品の間の接触から生じる摩耗について著しい低減が得られる。従って、問題の部品の寿命が、増大される。

特に、第１の環状本体は、内側環状本体であり、第１のシリーズのタブは、外方に延在し、第２の環状本体は、内側環状本体の周りに延在するように配置される外側環状本体であり、第２のシリーズのタブは、内方に延在する。このように、一方では、２つの環状本体の間のプレストレス導入力のよりよい半径方向分布、および他方では、２つのシリーズのタブが、確保される。

一連のそれぞれの２つの連続するタブの間の距離は、本質的に一定であることが好ましい。これにより、応力を加えられるべき部品の周囲にわたってよりよい分布が確保される。

タブのそれぞれは、平坦な表面に環状本体を接続する傾斜ゾーンを備えることが有利である。この傾斜ゾーンは、加えられる応力に応じて変位させられる。

第１の丸みのある遷移ゾーンは、環状本体と傾斜ゾーンとの間に設けられ得る。第２の丸みのある遷移ゾーンは、傾斜ゾーンと平坦な表面との間に設けられ得る。これにより、変形を容易にする鋭角を有することが回避され、また同時に応力集中を防ぐことができる。また、他の丸みのある部品も設けられることが好ましい。

各タブは、幅Ｌを有し、間隔Ｄは、２つの連続するタブの間に設けられ、値ＬおよびＤは、差Ｄ−Ｌが０ｍｍから１０ｍｍの間、好ましくは２ｍｍから７ｍｍの間にあるように決定されることが有利である。一連のそれぞれのタブの数は、１０個から２５個の間に選択されることが有利であり、１５個よりも大きいことが好ましい。プレストレス導入力の分布は、これらの値の選択によって最適化されることに留意されたい。

また、本発明は、フェアリングを有さない、タービンエンジン用のロータ、特にインペラロータであって、上述したようなプレストレス導入装置を備えることを特徴とするロータに関する。

非限定的な例を通して、かつ添付の図面を参照して行われる次の説明を読むと、本発明はよりよく理解され、本発明の他の詳細、特徴、および利点がより明らかになる。

本発明による、ナット上のプレストレス導入装置の一部斜視概略図である。 一方ではナットとロック用ワッシャとの間に配置された図１の装置の、および他方ではベアリングの一部斜視概略図である。 図１による装置の内側要素の、上方からの概略図である。 図１による装置の外側要素の、上方からの概略図である。

まず第１に、内側要素１１および外側要素１２を備えるプレストレス導入装置１０を示す図１を参照する。

内側要素１１は、第１の環状本体１３を備えている。この第１の本体は、装置の軸線Ａに直角な第１の平面内に延在する。また、内側要素１１は、それぞれが第１の本体１３に接続され、かつ半径方向に外方に延在する第１のシリーズのタブ１５を備える。

外側要素１２は、第２の環状本体１４を備えている。この第２の本体は、第１の平面内に延在する。また、上部要素１２は、それぞれが第２の本体１４に接続され、かつ半径方向に内方に延在する第２のシリーズのタブ１６を備える。内側要素１１および外側要素１２は、内側要素１１が外側要素１２とインターロックするような、かつ装置が取り付けられた場合には要素１１、１２の一方のタブが要素１２、１１の他方の２つのタブの間に位置しているような所与の寸法である。

各タブ１５、１６は、平坦な表面１７を備えている。タブ１５およびタブ１６の平坦な表面１７は、第１の平面に平行な第２の平面内に延在する。第１の平面と第２の平面との間の距離は、装置の所望のトラベルに応じて決定される。

さらに、タブ１５およびタブ１６はそれぞれ、平坦な表面１７と環状本体１３、１４との間に傾斜面１８を備えている。また、応力集中を防ぐために、遷移ゾーン１９および２０が、一方では環状本体１３、１４と傾斜ゾーン１８との間に、および他方では傾斜ゾーン１９と平坦な表面との間に設けられている。これらの遷移ゾーンは、丸みのあることが有利である。さらに、タブのゾーンおよび表面のすべては、応力の強さをよりよく分布できるいくつかの他の丸みのあるゾーンを備えることが好ましい。

プレストレス導入装置が図２に示されるように取り付けられると、内側要素および外側要素は、一方ではナット２１およびそのロック用ワッシャ２２によって形成されるユニットと、他方ではベアリング２３（図示の例ではボールベアリング）との間に配置されることを見ることができる。環状本体１３、１４の下部表面は、ロック用ワッシャの上部表面と接触している。タブの平坦な表面１７は、ベアリング２３の下部表面と接触している。したがって、異なる部品の間の真の面接触が確保される。

プレストレス導入装置の内側要素１１（図３）および外側要素（図４）はそれぞれ、図示の例では、一連の１８個のタブを備えている。通常、１０個のタブから２５個のタブの間に、要素毎に、かつ好ましくは少なくとも１５個のタブが設けられる。

各タブ１５、１６（図３および図４）は、これらが取り付けられる場合に内側要素１１と外側要素１２との間でインターロック嵌合を確実にするように、２つのタブの間の間隔Ｄに等しいか、または好ましくはそれよりも僅かに小さい幅Ｌを有する。実際には、距離Ｄと幅Ｌとの差は、好ましくは１０ｍｍよりも小さくなければならないことに留意されたい。より詳細には、これは、２ｍｍから７ｍｍの間の値を有さなければならない。間隔Ｄは、各タブの間で同じであることが好ましい。

他の実施形態（図示せず）では、要素毎のタブの数は、１５個よりも少ない場合がある。また、プレストレス導入装置は内側要素１１だけを備えるように設けることも考えられる。同様に、外側要素１２だけから成るプレストレス導入装置を考えることができる。

ロータアセンブリに取り付けられる、本発明によるプレストレス導入装置が示されており、これは、フェアリングを有さない、タービンエンジン用のインペラロータであることができる。しかしながら、これは、恒久的応力が要求される他のアセンブリで使用されることができる。装置は、たとえばタービンエンジンなどの高い振動レベルを受ける機械ユニットにおいて特に有利である。

Claims (9)

1. 複数の転動体とこれらの転動軌道との間の接触を確保すべく、軸線（Ａ）に実質的に直角な第１の平面と、第１の平面に実質的に平行な、かつ第１の平面に関して軸線方向にオフセットされている第２の平面との間で軸線（Ａ）を中心に延在するプレストレス導入装置（１０）であって、本質的に半径方向に延在する第１のシリーズの少なくとも３つのタブ（１５）を持つ第１の平面内に延在する第１の環状本体（１３）を備え、第１のシリーズのタブのそれぞれが、第２の平面内に延在する平坦な表面（１７）を備えることと、本質的に半径方向に、第１のシリーズから反対の方向に延在する第２のシリーズの少なくとも３つのタブ（１６）を持つ第１の平面内に延在する第２の環状本体（１４）を備え、第２のシリーズのタブのそれぞれが、第２の平面内に延在する平坦な表面（１７）を備えることとを特徴とする、プレストレス導入装置。
2. 第１の環状本体（１３）が、内側環状本体であり、第１のシリーズのタブ（１５）が、外方に延在し、第２の環状本体（１４）が、内側環状本体の周りに延在するように配置される外側環状本体であり、第２のシリーズのタブ（１６）が、内方に延在することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 一連のそれぞれの２つの連続するタブの間の距離（Ｄ）が、本質的に一定であることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. タブ（１５、１６）のそれぞれが、平坦な表面（１７）に環状本体（１３、１４）を接続する傾斜ゾーン（１８）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 第１の丸みのある遷移ゾーン（１９）が、環状本体と傾斜ゾーン（１８）との間に設けられることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 第２の丸みのある遷移ゾーン（２０）が、傾斜ゾーン（１８）と平坦な表面（１７）との間に設けられることを特徴とする、請求項４または５に記載の装置。
7. 各タブ（１５、１６）が、幅Ｌを有し、間隔Ｄが、２つの連続するタブの間に設けられ、値ＬおよびＤは、ＤとＬとの間の差（Ｄ−Ｌ）が０ｍｍから１０ｍｍの間、好ましくは２ｍｍから７ｍｍの間にあるように決定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装置。
8. 一連のそれぞれのタブ（１５、１６）の数が、１０個から２５個の間にあり、好ましくは１５個よりも大きいことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. フェアリングを有さない、タービンエンジン用のロータ、特にインペラロータであって、請求項１から８のいずれか一項に記載のプレストレス導入装置を備えることを特徴とするロータ。

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