JP6078103B2 - 遠隔のカウンタウェイトを有する可変ピッチロータ - Google Patents

Description

本発明は、全体的に、可変ピッチロータに関し、より詳細にはこのようなロータの制御機構に関する。

航空機パワープラントは通常、プロペラ又はファンブレードなどの推力を発生する翼形部要素を駆動するのに使用される。様々な飛行条件において最大可能推進効率を得るために、翼形部要素を保持する回転ハブに対して該翼形部要素の入射角（すなわち、「ピッチ角」）を変えることは周知である。

ピッチ制御の一般的な方法は、加圧流体流に応答してブレードピッチ角を変化させる液圧アクチュエータを利用するものである。アクチュエータは、「コース（ｃｏａｒｓｅ）」から「ファイン（ｆｉｎｅ）」のピッチ角にわたってブレードを移動させることができ、また、地上運転に好適なピッチ角を提供することもできる。

安全上の理由から、飛行中はブレードピッチ角を制限することが重要である。これにより、パワープラントが速度超過すること、又は過剰な構造負荷もしくは予期しないヨーモーメントが航空機に加わることが回避される。典型的な従来技術の可変ピッチロータは、アクチュエータが故障した場合にブレードピッチ角を制限する機械的ピッチロック機構を含む。ピッチロック機構は複雑であり、それ自体が故障を生じる可能性がある。

また、カウンタウェイトを有する可変ピッチロータを提供することも周知である。カウンタウェイトは、アクチュエータが故障した場合にブレードを安全なピッチ角にする相殺力をもたらす。しかしながら、これらは通常、個々のブレードに装着され、従って、設計自由度を制限してしまう。

従って、ブレードに直接装着されないカウンタウェイトを組み込んだピッチ制御機構に対する要求が依然として存在する。

この要求は、ブレードから遠隔に装着され且つブレードに機械的に相互接続されたカウンタウェイトを有するピッチ制御機構を提供する本発明によって対処される。本ピッチ制御機構は、カウンタウェイトの設計（例えば、その数、サイズ、及び位置を含む）をブレード及びトラニオンの設計とは独立して決定することを可能にする。

本発明の１つの態様によれば、ピッチ制御機構は、長手方向軸線の周りに回転するよう構成されたロータ構造体と、ロータ構造体によって保持され、翼形部と、長手方向軸線に垂直なトラニオン軸線の周りでロータ構造体に対して枢動移動するよう装着されたトラニオンと、を各々が有するブレードの列と、ブレードを相互接続する一体リングと、一体リング及びロータ構造体に接続され、ロータ構造体に対して一体リングを移動するよう動作可能なアクチュエータと、ロータ構造体によって保持され、ブレードから遠隔に位置する少なくとも１つの移動可能なカウンタウェイトと、カウンタウェイトの移動によりブレードのピッチ角の変化を生じるように、ブレードとカウンタウェイトとの間の相互接続部と、を含む。

本発明の別の態様によれば、ロータ構造体と一体リングとの間の回転移動をもたらすよう構成されている。

本発明の別の態様によれば、一体リング及びカウンタウェイトがギアにより相互接続される。

本発明の別の態様によれば、ロータ構造体が、カウンタウェイト組立体のアレイを保持し、各カウンタウェイト組立体が、ピニオンシャフト、ピニオンギア、及びオフセット質量体を有するカウンタウェイトを含む。

本発明の別の態様によれば、ピニオンギアの全てが、一体リングの一部であるリングギアと係合し、ロータ構造体に対して固定であるサンギアと係合する。

本発明の別の態様によれば、ピニオンギアが、一体リングの一部であるリングギアと噛合する。

本発明の別の態様によれば、各カウンタウェイトは、内部に高密度物質のスラグを有した中空シェルを含む。

本発明の別の態様によれば、各トラニオンは、ヨークにより一体リングに接続される。

本発明の別の態様によれば、各ヨークは、一体リングにおいて長手方向に滑動移動するよう装着されたスライダー内の枢動孔に係合するピンを含む。

本発明の別の態様によれば、トラニオンは、ギア接続によって一体リングに接続される。

本発明の別の態様によれば、カウンタウェイトは、半径方向軸線の周りで回転するピニオンシャフトに装着される。

本発明の別の態様によれば、トラニオンは、ギア接続によって一体リングに接続される。

本発明の別の態様によれば、アクチュエータが、ロータ構造体と一体リングとの間で直線運動をもたらすよう構成されている。

本発明の別の態様によれば、アクチュエータは、ロータ構造体と一体リングとの間で直線運動をもたらすよう構成され、トラニオンは、ギア接続によってカウンタウェイトに接続される。

本発明の別の態様によれば、アクチュエータは、ロータ構造体と一体リングとの間で直線運動をもたらすよう構成され、カウンタウェイトは、ギア接続によってアクチュエータに接続される。

本発明の別の態様によれば、ピッチ角は、ファインピッチ角とコースピッチ角との間で可変であり、カウンタウェイトは、ピッチ角をコースピッチ角にするよう構成されている。

本発明の別の態様によれば、ガスタービンエンジンは、コアガス流を生成するよう動作可能なターボ機械コアと、ターボ機械コアの下流側に位置する低圧タービンと、低圧タービンに結合された内側シャフトと、上述のピッチ制御機構と、を含み、内側シャフトにはロータ構造体が結合されている。

本発明は、添付図面と共に以下の説明を参照することで最もよく理解することができる。

可変ピッチファンブレードを組み込んだガスタービンエンジンの概略半断面図。 ピッチ制御機構のブレードの異なるピッチ位置を例示した概略図。 本発明の１つの態様に従って構成されたピッチ制御機構の概略断面斜視図。 図３の機構の断面図。 図３の機構の機能図。 代替のピッチ制御機構の機能図。 代替のピッチ制御機構の機能図。 代替のピッチ制御機構の機能図。 代替のピッチ制御機構の機能図。 代替のピッチ制御機構の機能図。

種々の図全体を通して同一の参照符号が同じ要素を表す図面を参照すると、図１は、ガスタービンエンジン１０を示している。エンジン１０は、長手方向軸線１１を有し、ファン１２と、低圧タービン（「ＬＰＴ」）１６とを含み、総称して「低圧システム」と呼ばれる。ＬＰＴ１６は、「ＬＰシャフト」とも呼ばれる内側シャフト１８を通じてファン１２を駆動する。エンジン１０はまた、高圧圧縮機（「ＨＰＣ」）２０と、燃焼器２２と、高圧タービン（「ＨＰＴ」）２４とを含み、これらは総称して「ガス発生器」又は「コア」と呼ばれる。ＨＰＴ２４は、「ＨＰシャフト」とも呼ばれる外側シャフト２６を通じてＨＰＣ２０を駆動する。全体として、高圧及び低圧システムは、一次又はコア流並びにファン流又はバイパス流を生成するよう公知の方式で動作可能である。図示のエンジン１０は、高バイパスターボファンエンジンであるが、本明細書で記載される原理は、ターボプロップエンジン及びピストン航空機エンジンを含む、可変ピッチブレードを必要とする何れかの他のタイプのエンジンにも同様に適用することができる。

ファン１２は、ブレード２８の環状アレイを含む。各ブレード２８は、長手方向軸線１１から半径方向に延びるトラニオン軸線「Ｔ」の周りに枢動可能であるように装着された翼形部３０を含む。この軸線周りのブレード２８の枢動運動によってそのピッチ角θが変化する。図２で分かるように、ピッチ角θは、翼形部３０のゼロリフト線と長手方向軸線１１に垂直な平面との間の角度として定義される。ブレードは、「Ｉ」において中間ピッチ角で、フェザ状態に相当する「ＩＩ」にて最大（又はコース）ピッチ角で、及び「ＩＩＩ」にて低（又はファイン）ピッチ角で示される。

本明細書で使用される場合、用語「軸方向」又は「長手方向」は、ガスタービンエンジンの回転軸に平行な方向を指し、「半径方向」は、軸方向に垂直な方向を指し、「接線方向」又は「円周方向」は、軸方向と半径方向に相互に垂直な方向を指す（図１の矢印「Ｌ」、「Ｒ」、及び「Ｃ」を参照）点に留意されたい。本明細書で使用される場合、用語「前方」又は「前部」は、構成要素を通過する又は構成要素の周囲を通る空気流の相対的上流側にある区域を指し、用語「後方」又は「後部」は、構成要素を通過する又は構成要素の周囲を通る空気流の相対的下流側にある区域を指す。この流れの方向は、図１の矢印「Ｆ」で示される。これらの方向に関する用語は、説明の際に単に便宜上使用されるに過ぎず、記載される構造体の特定の向きは必須ではない。

図３及び４は、本発明の１つの態様に従って構成された例示的なピッチ制御機構１００を図示しており、図５は、ピッチ制御機構１００を判断面で示す機能図である。ピッチ制御機構１００は、図１に示すブレード２８のピッチ角θを制御するのに用いることができる複数の機構のうちの１つである。ピッチ制御機構１００は、長手方向軸線１１の周りに回転する中心装着のロータシャフト１０２を含む。作動時には、エンジン１０に結合されて該エンジン１０により、例えば、図１に示す内側シャフト１８により回転されることになる。ドラム１０４は、ロータシャフト１０２を囲み、アクチュエータ１０６によってロータシャフトに機能的に結合される。

アクチュエータ１０６は、図３及び４に概略的に示されている。アクチュエータ１０６は、ドラム１０４を長手方向軸線１１の周りに選択的に回転させ、これによりドラム１０４とロータシャフト１０２の相対角度を変化させるのに有効な何らかの機構とすることができる。周知のタイプのアクチュエータは、電気的、機械的、及び液圧式装置を含む。アクチュエータ１０６は、回転運動を直接もたらすよう動作することができるが、或いは、最終的なドラム１０４の移動が回転である限りは、その運動を回転出力に変換する適切な機構と共に線形アクチュエータを用いてもよい。

前端１１０及び後端１１２それぞれを有する環状一体リング１０８がドラム１０４を囲み、ドラム１０４に結合されて該ドラムと一体となって回転する。一体リング１０８の周辺で前端１１０に隣接して複数の軸方向に向いたスロット１１４が形成される。任意選択的に、スライダー１１６が各スロット１１４に配置され、ここで長手方向に前方又は後方に自在に移動できる。各スライダー１１６には、枢動孔１１８が貫通している。

ブレード２８は、一体リング１０８の周りに配列される。各ブレード２８の翼形部３０は、好適なトラニオン軸受１２２に保持されるトラニオン１２０に取り付けられ、ブレード２８が、図１に示すようにトラニオン軸線「Ｔ」の周りに枢動できるようになる。各トラニオン１２０の内側端部は、ヨーク１２４の後端に接続される。各ヨーク１２４の前端は、スライダー１１６のうちの１つにおける枢動孔１１８を半径方向内向きに延びて貫通するピン１２６を含む。このようにして接続されると、一体リング１０８の回転運動により、全てのブレード２８のピッチ角θの同時変化が生じる。

前方ディスク１３０及び周辺壁１３２と共に浅い円筒体のような形状にされたキャリア１２８は、一体リング１０８の後方に配置され、ロータシャフト１０２と一体となって回転するよう装着される。キャリア１２８は、複数のカウンタウェイト組立体を含む。各カウンタウェイト組立体は、長手方向軸線１１に平行に整列し且つ前方ディスク１３０を貫通するピニオンシャフト１３４を備え、ピニオンギア１３６が前端に装着され、カウンタウェイト１３８が後端に装着されている。カウンタウェイト１３８は、オフセット質量体を構成する。換言すると、カウンタウェイト１３８の質量中心は、ピニオンシャフト軸線１４４と同軸ではない。例示の実施例において、各カウンタウェイト１３８は、内部に高密度物質のスラグ１４２を有した中空ハウジング１４０から構成される。ピニオンギア１３６、ピニオンシャフト１３４、及びカウンタウェイト１３８の各組立体は、当該それぞれの組立体のピニオンシャフト軸線１４４の周りでキャリア１２８に対して一体として回転可能である。

内部リングギア１４６は、一体リング１０８の後端１１２にて保持され、ピニオンギア１３６の全ては、リングギア１４６と噛合する。このようにして接続されると、ブレード２８、一体リング１０８、及びカウンタウェイト１３８の移動が共に連結され、その結果、一体リング１０８の回転運動（例えば、アクチュエータ１０６によって引き起こされる）が、ブレード２８全てのピッチ角θの同時変化及びカウンタウェイト１３８全ての角度方向の同時変化を引き起こすようになる。更に、一体リング１０８及びギアトレーンは、ブレード２８とカウンタウェイト１３８との間で力を伝達する。

エンジン作動中、ロータシャフト１０２及びキャリア１２８は、ピニオンギア１３６、ピニオンシャフト１３４及びカウンタウェイト１３８と共に長手方向軸線１１の周りを回転する。図５において、ロータシャフト１０２、キャリア１２８、及びトラニオン軸受１２２を保持する構造体を機能的に表すロータ構造体１４８が示され、これら全てが長手方向軸線１１の周りに一体となって回転する。通常は、選択したトルクが、ＬＰシャフト１８（図１を参照）を通じてロータ構造体１０２に対する入力となる。同時に、アクチュエータ１０６は、一体リング１０８及びブレードを選択されたピッチ角θに移動させるのに使用される。公知の原理によれば、コースピッチ角θは、ブレードに作用する空気抵抗を増大させ、より低いロータ回転速度（「Ｎ１」で指定される）をもたらし、ファインピッチ角は、より高い回転速度Ｎ１をもたらす。

通常作動中、アクチュエータ１０６は、ブレード２８が望ましいピッチ角θを占めるように、ブレード２８及びカウンタウェイト１３８の両方を移動させるのに有効である。アクチュエータ故障時には、ブレード２８に作用する空力的力と質量力の総和が、ブレード２８をファインピッチ角θにする傾向がある。従って、アクチュエータ１０６の故障は、Ｎ１を許容可能でない高速にまで増大させる結果をもたらす可能性がある。しかしながら、カウンタウェイト１３８は、ブレードを安全なピッチ角（すなわち、フェザ位置）にする相殺力をもたらす。

より具体的には、各カウンタウェイト１３８は、Ｆ＝ｍω^２／ｒとして計算される、半径方向外向きに作用する反応遠心力に従い、ここでｍはカウンタウェイト１３８の質量、ωは回転速度（すなわち、２π／６０×Ｎ１）、及びｒは長手方向軸線１１からカウンタウェイト１３８の質量中心までの距離である。カウンタウェイト１３８は、軸線１４４からオフセットされているので、カウンタウェイト１３８は、ピニオンシャフト１３４にトルクを加え、これによりピニオンギア１３６を回転させる。最終的に、ブレード２８のピッチ角θは、ブレード力とカウンタウェイト力の動的バランスによって決定される。機構１００が組み立てられると、軸線１４４の周りのカウンタウェイト組立体の角度方向がブレード２８に対して設定され、カウンタウェイトのトルクが、完全コース又はフェザ位置に向けてブレードを移動させる傾向となる。アクチュエータ故障の期間中に望ましいピッチ角θを達成するように、個々のカウンタウェイトの質量、カウンタウェイト１３８の数、レバーアーム寸法、及びカウンタウェイト１３８とブレード２８との間の機械的利得が選択される。

上述の遠隔に装着されたカウンタウェイトの機能的原理は、種々の物理的構成を用いて実施することができ、以下でこの複数の実施例が説明される。

図６は、代替のピッチ制御機構２００を示す。ピッチ制御機構２００は、長手方向軸線１１の周りで回転するロータ構造体２４８と、前端２１０及び後端２１２それぞれを有する環状一体リング２０８と、長手方向軸線１１の周りで一体リング２０８を回転させ、これにより一体リング２０８及びロータ構造体２４８の相対角度方向を変化させるのに有効なアクチュエータ２０６と、を含む。

複数のブレード２８が一体リング２０８の周りに配列される。各ブレード２８は、好適な軸受２２２に保持されたトラニオン１２０に取り付けられ、ブレード２８が、トラニオン軸線「Ｔ」の周りに枢動できるようになる。トラニオン１２０は、ヨーク２２４によって一体リング２０８の前端２１０に結合され、その結果、一体リング２０８の回転運動により全ブレード２８のピッチ角θの同時変化が引き起こされるようになる。

複数のカウンタウェイト組立体がロータ構造体２４８により保持される。各カウンタウェイト組立体は、半径方向軸線に整列したピニオンシャフト２３４を備え、一方端にピニオンベベルギア２３６が装着され、他方端にカウンタウェイト２３８が装着されている。カウンタウェイト２３８は、オフセット質量体を構成し、長手方向軸線１１に接線方向の平面で移動可能である。ピニオンベベルギア２３６、ピニオンシャフト２３４、及びカウンタウェイト２３８の組立体全体は、それぞれの組立体のピニオンシャフト軸線２４４の周りでロータ構造体２４８に対して一体として回転可能である。

リングベベルギア２４６は、一体リング２０８の後端２１２に保持され、ピニオンベベルギア２３６の全ては、リングベベルギア２４６と噛合する。このようにして接続されると、ブレード２８、一体リング２０８、及びカウンタウェイト２３８の移動が共に連結され、その結果、一体リング２０８の回転運動（例えば、アクチュエータ２０６によって引き起こされる）が、ブレード２８全てのピッチ角θの同時変化及びカウンタウェイト２３８全ての角度方向の同時変化を引き起こすようになる。更に、一体リング２０８は、ブレード２８とカウンタウェイト２３８との間で力を伝達する。

機構２００の全体機能は、上述の機構１００と同じであり、カウンタウェイト２３８が、アクチュエータが故障した場合にブレード２８を安全で予め選択されたピッチ角（すなわち、フェザ位置）にするよう、ギアトレーン及び一体リング２０８を通じて相殺力を提供する。

図７は、代替のピッチ制御機構３００を示す。機構３００は、長手方向軸線１１の周りで回転するロータ構造体３４８と、前端３１０及び後端３１２それぞれを有する環状一体リング３０８と、長手方向軸線１１の周りで一体リング３０８を回転させ、これにより一体リング３０８及びロータ構造体３４８の相対角度方向を変化させるのに有効なアクチュエータ３０６と、を含む。

ブレード２８が一体リング３０８の周りに配列される。各ブレード２８は、好適な軸受３２２に保持されたトラニオン１２０に取り付けられ、ブレード２８が、トラニオン軸線「Ｔ」の周りに枢動できるようになる。トラニオン１２０は、ヨーク３２４によって一体リング３０８の前端３１０に結合され、その結果、一体リング３０８の回転運動により全ブレード２８のピッチ角θの同時変化が引き起こされるようになる。

複数のカウンタウェイト組立体が、ロータ構造体３４８に対して自在に回転できる環状キャリア３２８により保持される。各カウンタウェイト組立体は、長手方向軸線に平行な軸線に沿って整列したピニオンシャフト３３４を備え、一方端にピニオンギア３３６が装着され、他方端にカウンタウェイト３３８が装着されている。カウンタウェイト３３８は、オフセット質量体を構成する。ピニオンギア３３６、ピニオンシャフト３３４、及びカウンタウェイト３３８の組立体全体は、それぞれの組立体のピニオンシャフト軸線３４４の周りでキャリア３２８に対して一体として回転可能である。

内部リングギア３４６は、一体リング３０８の後端３１２に保持され、ピニオンギア３３６の全ては、内部リングギア３２４と、並びにロータ構造体３４８に固定された中央サンギア３５０と噛合する。このようにして接続されると、ブレード２８、一体リング３０８、及びカウンタウェイト３３８の移動が共に連結され、その結果、一体リング３０８の回転運動（例えば、アクチュエータ３０６によって引き起こされる）が、ブレード２８全てのピッチ角θの同時変化及びカウンタウェイト３３８全ての角度方向の同時変化を引き起こすようになる。更に、一体リング３０８は、ブレード２８とカウンタウェイト３３８との間で力を伝達する。

機構３００の全体機能は、上述の機構と同じであり、カウンタウェイト３３８が、アクチュエータが故障した場合にブレード２８を安全なピッチ角（すなわち、フェザ位置）にするよう、ギアトレーン及び一体リング３０８を通じて相殺力を提供する。

図８は、代替のピッチ制御機構４００を示す。機構４００は、長手方向軸線１１の周りで回転するロータ構造体４４８と、前端４１０及び後端４１２それぞれを有する環状一体リング４０８と、長手方向軸線１１の周りで一体リング４０８を回転させ、これにより一体リング４０８及びロータ構造体４４８の相対角度方向を変化させるのに有効なアクチュエータ４０６と、を含む。

複数のブレード２８が一体リング４０８の周りに配列される。各ブレード２８は、好適な軸受４２２に保持されたトラニオン１２０に取り付けられ、ブレード２８が、トラニオン軸線「Ｔ」の周りに枢動できるようになる。各トラニオン１２０は、内側端部に装着されたトラニオンベベルギア４５２を有する。リングベベルギア４５４は、一体リング４０８の前端４１０に配置され、トラニオンベベルギア４５２の全ては、リングベベルギア４５４５と噛合する。このようにして配列されると、一体リング４０８の回転運動が、ブレード２８全てのピッチ角θの同時変化を引き起こすようになる。

複数のカウンタウェイト組立体が、ロータ構造体４４８に対して自在に回転できる環状キャリアにより保持される。各カウンタウェイト組立体は、長手方向軸線１１に平行な軸線に沿って整列したピニオンシャフト４３４を備え、一方端にピニオンギア４３６が装着され、他方端にカウンタウェイト４３８が装着されている。カウンタウェイト４３８は、オフセット質量体を構成する。ピニオンギア４３６、ピニオンシャフト４３４、及びカウンタウェイト４３８の組立体全体は、それぞれの組立体のピニオンシャフト軸線４４４の周りでロータ構造体４４８に対して一体として回転可能である。

内部リングギア４４６は、一体リング４０８の後端４１２に保持され、ピニオンギア４３６の全ては、内部リングギア４２４と噛合する。このようにして接続されると、ブレード２８、一体リング４０８、及びカウンタウェイト４３８の移動が共に連結され、その結果、一体リング４０８の回転運動（例えば、アクチュエータ４０６によって引き起こされる）が、ブレード２８全てのピッチ角θの同時変化及びカウンタウェイト４３８全ての角度方向の同時変化を引き起こすようになる。更に、一体リング４０８は、ブレード２８とカウンタウェイト４３８との間で力を伝達する。

機構４００の全体機能は、上述の機構と同じであり、カウンタウェイト４３８が、アクチュエータが故障した場合にブレード２８を安全なピッチ角（すなわち、フェザ位置）にするよう、ギアトレーン及び一体リング４０８を通じて相殺力を提供する。

図９は、代替のピッチ制御機構５００を示す。機構５００は、長手方向軸線１１の周りで回転するロータ構造体５４８と、前端５１０及び後端５１２それぞれを有する環状一体リング５０８と、を含む。アクチュエータ５０６は、一体リング５０８とロータ構造体との間に装着され、ロータ構造体に対して一体リング５０８を移動させるのに有効である。運動は、直線又は回転の何れであってもよい。

複数のブレード２８が一体リング５０８の周りに配列される。各ブレード２８は、好適な軸受５２２に保持されたトラニオン１２０に取り付けられ、ブレード２８が、トラニオン軸線「Ｔ」の周りに枢動できるようになる。トラニオン１２０は、ヨーク５２４によって一体リング５０８の後端５１２に結合され、その結果、一体リング５０８の直線又は回転運動により全ブレード２８のピッチ角θの同時変化が引き起こされるようになる。各トラニオン１２０は、ヨーク５２４に隣接して装着されたトラニオンギア５３２を有する。トラニオンギア５３２全ては、環状連結器５５６のリングギア５５４と噛合する。

複数のカウンタウェイト組立体が、ロータ構造体５４８に対して自在に回転できる環状キャリアにより保持される。各カウンタウェイト組立体は、長手方向軸線に平行な軸線に沿って整列したピニオンシャフト５３４を備え、一方端にピニオンギア５３６が装着され、他方端にカウンタウェイト５３８が装着されている。カウンタウェイト５３８は、オフセット質量体を構成する。ピニオンギア５３６、ピニオンシャフト５３４、及びカウンタウェイト５３８の組立体全体は、それぞれの組立体のピニオンシャフト軸線５４４の周りでロータ構造体５４８に対して一体として回転可能である。

連結器５５６はまた、内部リングギア５５８を含み、ピニオンギア５３６の全ては、内部リングギア５５８と噛合する。このようにして接続されると、ブレード２８、一体リング５０８、及びカウンタウェイト５３８の移動が共に連結され、その結果、一体リング５０８の回転運動（例えば、アクチュエータ５０６によって引き起こされる）が、ブレード２８全てのピッチ角θの同時変化及びカウンタウェイト５３８全ての角度方向の同時変化を引き起こすようになる。更に、一体リング５０８は、ブレード２８とカウンタウェイト５３８との間で力を伝達する。

機構５００の全体機能は、上述の機構と同じであり、カウンタウェイト５３８が、アクチュエータが故障した場合にブレード２８を安全なピッチ角（すなわち、フェザ位置）にするよう、ギアトレーン及び一体リング５０８を通じて相殺力を提供する。

図１０は、代替のピッチ制御機構６００を示す。機構６００は、長手方向軸線１１の周りで回転するロータ構造体６４８と、前端６１０及び後端６１２それぞれを有する環状一体リング６０８と、を含む。アクチュエータ６０６は、一体リング６０８とロータ構造体との間に装着され、ロータ構造体に対して一体リング６０８を移動させるのに有効である。

複数のブレード２８が一体リング６０８の周りに配列される。各ブレード２８は、好適な軸受６２２に保持されたトラニオン１２０に取り付けられ、ブレード２８が、トラニオン軸線「Ｔ」の周りに枢動できるようになる。トラニオン１２０は、ヨーク６２４によって一体リング６０８の後端６１２に結合され、その結果、一体リング６０８の直線運動により全ブレード２８のピッチ角θの同時変化が引き起こされるようになる。

複数のカウンタウェイト組立体が、アクチュエータ６０６の周りに配列される。各カウンタウェイト組立体は、長手方向軸線１１に対して接線方向の軸線に沿って整列したピニオンシャフト６３４を備え、一方端にピニオンギア６３６が装着され、他方端にカウンタウェイト６３８が装着されている。カウンタウェイト６３８は、オフセット質量体を構成する。ピニオンギア６３６、ピニオンシャフト６３４、及びカウンタウェイト６３８の組立体全体は、それぞれの組立体のピニオンシャフト軸線６４４の周りで一体として回転可能である。

一体リング６０８はまた、１又はそれ以上の軸方向に延びるラックギア６５８を含み、ピニオンギア６３６の全ては、ラックギア６５８と噛合する。このようにして接続されると、ブレード２８、一体リング６０８、及びカウンタウェイト６３８の移動が共に連結され、その結果、一体リング６０８の回転運動（例えば、アクチュエータ６０６によって引き起こされる）が、ブレード２８全てのピッチ角θの同時変化及びカウンタウェイト６３８全ての角度方向の同時変化を引き起こすようになる。更に、一体リング６０８は、ブレード２８とカウンタウェイト６３８との間で力を伝達する。

機構６００の全体機能は、上述の機構と同じであり、カウンタウェイト６３８が、アクチュエータが故障した場合にブレード２８を安全なピッチ角（すなわち、フェザ位置）にするよう、ギアトレーン及び一体リング６０８を通じて相殺力を提供する。

本明細書で記載されるピッチ制御機構は、カウンタウェイトの数、サイズ、及び区域の点での設計自由度を許容しながら、アクチュエータが故障した場合のブレードのピッチ角の安全な制御を可能にする。幾つかの利点の中でも特に、ハブのサイズを低減することができる。図１を参照すると、ファンハブ半径比は、ファンブレード前縁のハブ直径「ｒ１」を全体のファンブレード先端半径「ｒ２」で除算したもの、すなわち、ｒ１／ｒ２で定義される。従来技術のピッチ制御機構は、ハブ内にブレードに取り付けられたカウンタウェイトを組み込む必要性があるので、０．５よりも有意に大きな半径比を有することが多い。対照的に、本明細書で記載される機構は、カウンタウェイトがファンブレードから離れて移動されるので、０．５よりも有意に小さい半径比、場合によっては０．３５よりも小さい、更に０．２５よりも小さい半径比を可能にする場合がある。このことは、ファンの空気力学的効率を高めることになる。

以上の説明では、遠隔にあるカウンタウェイトを有する可変ピッチロータを説明してきた。本明細書（何れかの添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む）で開示される特徴の全て、そのように開示された何れかの方法又はプロセスのステップの全ては、このような特徴及び／又はステップの少なくとも一部が互いに排他的である組み合わせを除いて、あらゆる組み合わせで結合することができる。本明細書（何れかの添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む）で開示される各特徴は、明示的に別途規定のない限り、同じ、等価の又は同様の目的を提供する代替の特徴で置き換えることができる。従って、明示的に別途規定のない限り、開示される各特徴は、一般的な一連の等価又は同様の特徴のうちの１つの実施例に過ぎない。

本発明は、上述の１又は複数の実施形態の詳細事項に限定されない。本発明は、本明細書（何れかの添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む）で開示される特徴のうちの何れかの新規の特徴又は何れかの新規の組み合わせ、又はこのように開示される何れかの方法又はプロセスのステップのうちの何れかの新規のステップ又は何れかの新規の組み合わせに拡張することができる。

１０ ガスタービンエンジン
１１ 長手方向軸線
１２ ファン
１６ 低圧タービン（ＬＰＴ）
１８ 内側シャフト（ＬＰシャフト）
２０ 高圧圧縮機（ＨＰＣ）
２２ 燃焼器
２４ 高圧タービン（ＨＰＴ）
２６ 外側シャフト（ＨＰシャフト）
２８ ブレード
３０ 翼形部

Claims (8)

1. ピッチ制御機構（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であって、
   長手方向軸線の周りに回転するよう構成されたロータ構造体（１４８，２４８，３４８，４４８，５４８，６４８）と、
   前記ロータ構造体（１４８，２４８，３４８，４４８，５４８，６４８）によって保持され、翼形部と、前記長手方向軸線に垂直なトラニオン軸線の周りで前記ロータ構造体（１４８，２４８，３４８，４４８，５４８，６４８）に対して枢動移動するよう装着されたトラニオン（１２０）と、を各々が有するブレード（２８）の列と、
   前記ブレード（２８）を相互接続する一体リング（１０８，２０８，３０８，４０８，５０８，６０８）と、
   前記一体リング（１０８，２０８，３０８，４０８，５０８，６０８）及び前記ロータ構造体（１４８，２４８，３４８，４４８，５４８，６４８）に接続され、前記ロータ構造体（１４８，２４８，３４８，４４８，５４８，６４８）に対して前記一体リング（１０８，２０８，３０８，４０８，５０８，６０８）を移動するよう動作可能なアクチュエータ（１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６）と、
   前記ロータ構造体（１４８，２４８，３４８，４４８，５４８，６４８）によって保持され、前記ブレード（２８）から遠隔に位置する少なくとも１つの移動可能なカウンタウェイト（１３８，２３８，３３８，４３８，５３８，６３８）と、
   前記カウンタウェイト（１３８，２３８，３３８，４３８，５３８，６３８）の移動により前記ブレード（２８）のピッチ角の変化を生じるように、前記ブレード（２８）と前記カウンタウェイト（１３８，２３８，３３８，４３８，５３８，６３８）との間の相互接続部と、
   を備え、
   前記アクチュエータ（１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６）が、前記ロータ構造体と前記一体リング（１０８，２０８，３０８，４０８，５０８，６０８）との間で直線運動をもたらすよう構成されている、ピッチ制御機構（１００，２００，３００，４００，５００，６００）。
2. 前記一体リング（１０８，２０８，３０８，４０８，５０８）及び前記カウンタウェイト（１３８，２３８，３３８，４３８，５３８）がギアにより相互接続される、請求項１に記載のピッチ制御機構（１００，２００，３００，４００，５００）。
3. 前記ロータ構造体（１４８，２４８，３４８，４４８，５４８，６４８）が、ピニオンシャフト、ピニオンギア、及びオフセット質量体を有するカウンタウェイト（１３８，２３８，３３８，４３８，５３８，６３８）を各々が含むカウンタウェイト組立体のアレイを保持する、請求項１に記載のピッチ制御機構（１００，２００，３００，４００，５００，６００）。
4. 前記ピニオンギアが、前記一体リング（１０８，２０８，３０８，４０８）の一部であるリングギア（１４６，２４６，３４６，４４６）と噛合する、請求項１に記載のピッチ制御機構（１００，２００，３００，４００）。
5. 前記カウンタウェイト（２３８）が、半径方向軸線の周りで回転するピニオンシャフト（２３４）に装着される、請求項１に記載のピッチ制御機構（２００）。
6. 前記トラニオン（１２０）が、ギア接続によって前記カウンタウェイト（５３８）に接続される、請求項１に記載のピッチ制御機構。
7. 前記カウンタウェイト（５３８，６３８）が、ギア接続によって前記アクチュエータ（５０６，６０６）に接続される、請求項１に記載のピッチ制御機構。
8. 前記ピッチ角が、ファインピッチ角とコースピッチ角との間で可変であり、前記カウンタウェイト（１３８，２３８，３３８，４３８，５３８，６３８）が、前記ピッチ角を前記コースピッチ角にするよう構成されている、請求項１に記載のピッチ制御機構（１００，２００，３００，４００，５００，６００）