JP6126342B2 - ガスタービンエンジン用のシャフトアッセンブリ - Google Patents

Description

本開示は一般に、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、ガスタービンエンジン用のシャフトアッセンブリに関する。

ガスタービンエンジン用のさまざまなシャフトアッセンブリが当業技術内で知られている。シャフトアッセンブリの種類の１つは、エンジンシャフト、ロータディスク、スタックナット、およびスタックナットロックを備える。ロータディスクは、シャフトショルダとナットの間でシャフトに取り付けられる。ナットロックは、ナット上に配置され、複数の突出部を備える。第１の組の突出部は、シャフト内の対応するノッチ内へ延在する。第２の組の突出部は、ナット内の対応するノッチ内へ延在する。従って、ナットロックは、ナットをシャフトに連結し、従って、エンジン作動中にシャフトに対してナットが回転するのを防止する。

上述したナットロックは、鍛造と機械加工を組み合わせた方法を用いて製造可能である。しかしながら、鍛造と機械加工を組み合わせた方法は、一般に必要とする機械加工時間が長く、鍛造品からナットロックを機械加工する際に比較的大量の材料を必要とする。

本発明の一態様によれば、シャフトと、ナットと、ナットロックリングと、管状ナット支持リングとを備えるシャフトアッセンブリが提供される。シャフトは、シャフト上に取り付けられたナットベースと、ナットベースから径方向外側に延在する複数の突出部とを備える。隣接する突出部は、ギャップによって周方向に離間される。ナットロックリングは、複数の第１のロックタブと複数の第２のロックタブとの間で軸方向に接続された管状リングベースを備える。リングベースは、ナットベース上に配置される。第１のロックタブのそれぞれは、ノッチのそれぞれ１つを通して径方向内側に延在する。第２のロックタブのそれぞれは、ギャップのそれぞれ１つを通して軸方向に延在する。ナット支持リングは、リングベース上に配置される。

ナットロックリングは、所定の長さの金属管材またはシート状金属から製造可能である。ナット支持リングは、所定の長さの金属管材またはシート状金属から製造可能である。

本発明の上述した特徴および作用は、以下の説明および添付の図面を考慮するとより明らかになるであろう。

ガスタービンエンジン用のシャフトアッセンブリの断面図である。 図１に示されたシャフトアッセンブリの一部の断面斜視図である。 ナットロックリング上に配置されたナット支持リングの斜視図である。 図３に示されたナットロックリングとナット支持リングの断面図である。

図１は、ガスタービンエンジン用のシャフトアッセンブリ１０の断面図である。シャフトアッセンブリ１０は、エンジンシャフト１２と、ロータディクス１６の周りに周方向に配置され、ロータディスク１６に接続された、複数のロータブレード１４（例えばファンブレード）と、ロックナットシステム１８とを備える。

シャフト１２は、軸方向中心線２０周りに回転可能である。図２を参照すると、シャフト１２は、溝付き（ｃａｓｔｅｌｌａｔｅｄ）シャフトセグメント２２と、ねじ付きシャフトセグメント２４と、第３のシャフトセグメント２６とを備える。溝付きシャフトセグメント２２は、第１のシャフト端部２８からねじ付きシャフトセグメント２４へと軸方向に延在しており、複数の保持器フランジ３０と、複数のノッチ３２とを備える。各保持器フランジ３０は、第１のシャフト端部２８においてシャフトセグメント２２から遠位フランジ端部３４へと径方向内側に延在する。ノッチ３２は、第１のシャフト端部２８内へと軸方向に配置される。ノッチ３２は、径方向内側シャフト面３６と径方向外側シャフト面３８との間で径方向に延在する。ねじ付きシャフトセグメント２４は、シャフトセグメント２２から第３のシャフトセグメント２６へと軸方向に延在する。

ロックナットシステム１８は、ナット４０（例えば、スパナナット）と、ナットロックリング４２と、管状ナット支持リング４４とを備える。ナット４０は、ナットベース４６と、複数の突出部４８とを備える。ナットベース４６は、第１のナット端部５０と第２のナット端部５２との間で軸方向に延在し、ねじ付きナットボア５４と径方向外側ロックリング接触面５６との間で径方向に延在する。突出部４８は、ナットベース４６から径方向外側に延在する。突出部４８は、ロックリング接触面５６と第２のナット端部５２との間で軸方向に延在する。隣接する突出部４８は、ギャップ５８によって周方向に離間される。

図３、図４を参照すると、ナットロックリング４２は、管状リングベース６０と、複数の第１のロックタブ６２と、複数の第２のロックタブ６４と、１つまたは複数の第３のロックタブ６６とを備える。図４を参照すると、リングベース６０は、移行セグメント６８と、ナット接触セグメント７０とを備える。移行セグメント６８は、第１のベースセグメント端部７２からナット接触セグメント７０へと軸方向に延在する。ナット接触セグメント７０は、例えば中心線２０に略平行に、移行セグメント６８から第２のベースセグメント端部７４へと軸方向に延在する。ナット接触セグメント７０は、ナット接触セグメント厚み７６を有する。

第１のロックタブ６２のそれぞれは、第１のベースタブセグメント８０と第１の端部タブセグメント８２との間に接続されたコーナタブセグメント７８を備える。第１のベースタブセグメント８０は、例えば中心線２０に略平行に、第１のベースセグメント端部７２からコーナタブセグメント７８へと軸方向に延在する。第１のベースタブセグメント８０は、例えば、ナット接触セグメント厚み７６と同じかまたはそれより大きな、ベースタブセグメント厚み８４を有する。第１の端部タブセグメント８２は、例えば中心線２０に略垂直に、コーナタブセグメント７８から第１の遠位ロックタブ端部８６へと径方向に延在する。

第２のロックタブ６４のそれぞれは、第２のベースタブセグメント８８と、第２の端部タブセグメント９０とを備える。第２のベースタブセグメント８８は、例えば中心線２０に略平行に、第２のベースセグメント端部７４から第２の端部タブセグメント９０へと軸方向に延在する。第２の端部タブセグメント９０は、第２のベースタブセグメント８８から第２の遠位ロックタブ端部９２へと軸方向に延在する。第２の端部タブセグメント９０は、第２のベースタブセグメント８８に対して径方向外側に傾斜可能である。

第３のロックタブ６６のそれぞれは、第１のベースセグメント端部７２から第３の遠位ロックタブ端部９１へと径方向外側に延在する。図３を参照すると、第３のロックタブ６６のそれぞれは、２つの第１のロックタブ６２それぞれの間に周方向に配置される。

図４を参照すると、ナット支持リング４４は、第１の支持リング端部９４と第２の支持リング端部９６との間に軸方向に延在する。ナット支持リング４４は、径方向内側ナットロックリング接触面９８と径方向外側支持リング面１００との間で径方向に延在する。第１の支持リング端部９４は、緩和形状（例えば、丸めのあるまたは面取りされた形状）を有する径方向内側縁部を有する。第２の支持リング端部９６は、緩和形状（例えば、丸めのあるまたは面取りされた形状）を有する径方向内側縁部を有する。支持リング面１００は、例えば中心線２０に平行に、第１の支持リング端部９４と第２の支持リング端部９６との間で軸方向に延在する。

図２を参照すると、ロータディスク１６は、第３のシャフトセグメント２６上に取り付けられる。ねじ付きナットボア５４が、ねじ付きシャフトセグメント２４上にねじ込まれ、それによって、第２のナット端部５２がロータディスク１６に当接して、ロータディスク１６はシャフト１２上に軸方向に固定される。ナット接触セグメント７０は、ロックリング接触面５６上に配置される。第１の端部タブセグメント８２のそれぞれは、ノッチ３２のそれぞれ１つを通して径方向に延在する。第２の端部タブセグメント９０のそれぞれは、ギャップ５８のそれぞれ１つを通して軸方向に延在する。ここで図３、図４を参照すると、ナット支持リング４４は、ナット接触セグメント７０上に、第３のロックタブ６６と第２のロックタブ６４との間で軸方向に配置される。

図２を参照すると、保持リング１０２が、ナットロックリング４２をナット４０上に軸方向に固定するように、保持器フランジ３０と第１の端部タブセグメント８２との間で軸方向に配置可能である。

エンジン作動中は、ナットロックリング４２によって、ナット４０がシャフト１２に対して回転し、それによって、シャフト１２から解放または分離されるのが防止される。ナット支持リング４４は、ナットロックリング４２およびナット４０を構造的に補強する。ナット支持リング４４は、ナット４０が破損した場合にナット４０を一緒に保持する助けともなることができる。

ナットロックリング４２は、所定の長さの金属管材から製造（例えば、機械加工、切断、曲げ、その他など）可能である。代替として、ナットロックリング４２は、シート状金属から製造可能である。ナット支持リング４４は、所定の長さの金属管材から製造可能である。代替として、ナット支持リング４４は、シート状金属から製造可能である。ナットロックリング４２および／またはナット支持リング４４を管材および／またはシート状金属から製造（例えば、機械加工、切断、曲げ、その他など）することによって、付随する製造時間および廃材が、背景技術において説明したように一般的なナットロックを鍛造および機械加工するのに比較して削減可能である。

本発明のさまざまな実施例を開示したとはいえ、当業者には、本発明の範囲内でより多くの実施例および具体化が可能であることが明らかであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物を考慮する以外に限定すべきではない。
なお、好ましいシャフトアッセンブリについて、以下に記載する。
好ましいシャフトアッセンブリは、ナットロックリングが、所定の長さの管材から製造される。
好ましいシャフトアッセンブリは、ナットロックリングが、シート状金属から製造される。
好ましいシャフトアッセンブリは、ナット支持リングが、所定の長さの管材から製造される。
好ましいシャフトアッセンブリは、ナット支持リングが、シート状金属から製造される。

Claims (12)

1. シャフトと、
   ナットと、
   ナットロックリングと、
   管状ナット支持リングと、
   を備えるシャフトアッセンブリであって、
   シャフトは、シャフトの端部内へと軸方向に延在する複数のノッチを備えており、
   ナットは、ナットベースと、複数の突出部とを備えており、ナットベースは、シャフト上に取り付けられ、複数の突出部は、ナットベースから径方向外側に延在し、隣接する突出部は、ギャップによって周方向に離間され、
   ナットロックリングは、複数の第１のロックタブと複数の第２のロックタブとの間で軸方向に接続された管状リングベースを備えており、リングベースは、ナットベース上に配置され、第１のロックタブのそれぞれは、前記ノッチのそれぞれ１つを通して径方向内側に延在し、第２のロックタブのそれぞれは、前記ギャップのそれぞれ１つを通して軸方向に延在し、
   管状ナット支持リングは、リングベース上に配置され、
   ナットロックリングは、リングベースに接続された第３のロックタブをさらに備えており、第３のロックタブは、径方向外側に延在し、ナット支持リングは、第３のロックタブと第２のロックタブとの間で軸方向に配置されることを特徴とするシャフトアッセンブリ。
2. 第３のロックタブは、各第１のロックタブの２つの間に周方向に配置されることを特徴とする請求項１記載のシャフトアッセンブリ。
3. ナット支持リングは、径方向外側支持リング面を備えており、径方向外側支持リング面は、第１の支持リング端部と第２の支持リング端部との間で、シャフトの中心線に略平行に延在することを特徴とする請求項１記載のシャフトアッセンブリ。
4. ナット支持リングは、第１の支持リング端部と第２の支持リング端部との間で軸方向に延在し、支持リング端部の少なくとも一方の径方向内側縁部は、緩和形状を備えることを特徴とする請求項１記載のシャフトアッセンブリ。
5. 第１のロックタブのそれぞれは、軸方向に延在する第１のベースタブセグメントと、径方向に延在する第１の端部タブセグメントとを備えており、第１のベースタブセグメントは、リングベースと第１の端部タブセグメントとの間に接続され、第１の端部タブセグメントは、各ノッチを通して延在することを特徴とする請求項１記載のシャフトアッセンブリ。
6. リングベースは、ナットベースに接触するナット接触セグメントを備えており、ナット接触セグメントは、第１のベースタブセグメントのベースタブセグメント厚みより小さなナット接触セグメント厚みを有することを特徴とする請求項５記載のシャフトアッセンブリ。
7. 第２のロックタブのそれぞれは、第２のベースタブセグメントと、第２の端部タブセグメントとを備えており、第２のベースタブセグメントは、リングベースと第２の端部タブセグメントとの間で軸方向に延在し、第２の端部タブセグメントは、各ギャップを通して延在し、第２の端部タブセグメントは、第２のベースタブセグメントに対して径方向外側に傾斜していることを特徴とする請求項１記載のシャフトアッセンブリ。
8. シャフトは、ねじ付きシャフトセグメントさらに備えており、ナットベースは、ねじ付きシャフトセグメントと嵌合するねじ付きナットボアを備えることを特徴とする請求項１記載のシャフトアッセンブリ。
9. シャフトと、
   ナットと、
   ナットロックリングと、
   管状ナット支持リングと、
   を備えるシャフトアッセンブリであって、
   シャフトは、シャフトの端部内へと軸方向に延在する複数のノッチを備えており、
   ナットは、ナットベースと、複数の突出部とを備えており、ナットベースは、シャフト上に取り付けられ、複数の突出部は、ナットベースから径方向外側に延在し、隣接する突出部は、ギャップによって周方向に離間され、
   ナットロックリングは、複数の第１のロックタブと複数の第２のロックタブとの間で軸方向に接続された管状リングベースを備えており、リングベースは、ナットベース上に配置され、第１のロックタブのそれぞれは、前記ノッチのそれぞれ１つを通して径方向内側に延在し、第２のロックタブのそれぞれは、前記ギャップのそれぞれ１つを通して軸方向に延在し、
   管状ナット支持リングは、リングベース上に配置され、
   シャフトは、シャフトの端部において径方向内側に延在する保持器フランジをさらに備えており、保持リングが、ナットロックリングをナット上に軸方向に固定するように、保持器フランジと少なくとも１つの第１のロックタブとの間で軸方向に配置されることを特徴とするシャフトアッセンブリ。
10. ナットは、スパナナットを含むことを特徴とする請求項１記載のシャフトアッセンブリ。
11. シャフトは、ガスタービンエンジン用のエンジンシャフトを含むことを特徴とする請求項１記載のシャフトアッセンブリ。
12. シャフトアッセンブリは、シャフト上に取り付けられたロータディスクをさらに備えており、ナットは、ロータディスクをシャフト上に軸方向に固定することを特徴とする請求項１１記載のシャフトアッセンブリ。