JP6215740B2

JP6215740B2 - 部品の締結構造

Info

Publication number: JP6215740B2
Application number: JP2014051866A
Authority: JP
Inventors: 正幸福谷; 賢一千田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: JP2015175423A; US9494041B2; US20150260231A1

Description

本発明は、回転軸の外周に嵌合する筒状の第１部品を該回転軸の外周に螺合する第１ナット部材で軸方向に締結するとともに、前記第１部品の外周に嵌合する第２部品を該第１部品の外周に螺合する第２ナット部材で軸方向に締結する部品の締結構造に関する。

回転軸の外周に嵌合する部品をナットで軸方向に締結する際に、回転軸の外周に捩じれ方向が相互に異なる大径の第１雄ねじ部と小径の第２雄ねじ部とを連続して形成し、第１雄ねじ部に螺合する第１ナットで部品を締結した後に、第２雄ねじ部に螺合する第２ナットを第１ナットに圧接することで、第１ナットおよび第２ナットを弛み止めするものが、下記特許文献１により公知である。

特開２００６−１８９０６５号公報

しかしながら、上記従来のものは、第１ナットおよび第２ナットの接触部に作用する摩擦力が充分に大きく、両ナットが相対回転しない場合に弛みを阻止することが可能であるが、前記摩擦力が不足すると両ナットの接触部が滑って弛みが発生する可能性があるだけでなく、弛み止めのための第２ナットを必要とする分だけ回転軸の軸方向寸法が増加する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、回転軸の外周に第１、第２部品を第１、第２ナット部材でそれぞれ締結する際に、軸方向寸法の増加を抑制しながら第１、第２ナット部材の弛みを防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、回転軸の外周に嵌合する筒状の第１部品を該回転軸の外周に螺合する第１ナット部材で軸方向に締結するとともに、前記第１部品の外周に嵌合する第２部品を該第１部品の外周に螺合する第２ナット部材で軸方向に締結する部品の締結構造であって、前記第１ナット部材のネジおよび前記第２ナット部材のネジの一方は右ネジで他方は左ネジであり、前記第１ナット部材および前記第２ナット部材は連結部材で相対回転不能に連結されることを特徴とする部品の締結構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記第１ナット部材は軸方向一端側に開放する第１溝部を備えるとともに、前記第２ナット部材は軸方向一端側に開放する第２溝部を備え、前記連結部材は前記第１溝部に係合可能な第１突起部と前記第２溝部に係合可能な第２突起部とを備えることを特徴とする部品の締結構造が提案される。

尚、実施の形態の低圧系シャフト１５は本発明の回転軸に対応し、実施の形態のスリーブ４１は本発明の第１部品に対応し、実施の形態のインナーレース４５は本発明の第２部品に対応する。

請求項１の構成によれば、回転軸の外周に嵌合する筒状の第１部品を該回転軸の外周に螺合する第１ナット部材で軸方向に締結するとともに、第１部品の外周に嵌合する第２部品を該第１部品の外周に螺合する第２ナット部材で軸方向に締結する。第１ナット部材のネジおよび第２ナット部材のネジの一方は右ネジで他方は左ネジであり、第１ナット部材および第２ナット部材は連結部材で相対回転不能に連結されるので、第１ナット部材が弛む方向に回転しようとすると、その回転は連結部材を介して第２ナット部材を締め込む方向に作用するため、第１ナット部材および第２ナット部材の両方の弛みが阻止され、逆に第２ナット部材が弛む方向に回転しようとすると、その回転は連結部材を介して第１ナット部材を締め込む方向に作用するため、第１ナット部材および第２ナット部材の両方の弛みが阻止される。これにより、弛み止めのための部品点数を減らして軸方向寸法の増加を最小限に抑えながら、第１ナット部材および第２ナット部材の弛みを確実に阻止することができる。

また請求項２の構成によれば、第１ナット部材は軸方向一端側に開放する第１溝部を備えるとともに、第２ナット部材は軸方向一端側に開放する第２溝部を備え、連結部材は第１溝部に係合可能な第１突起部と第２溝部に係合可能な第２突起部とを備えるので、連結部材を軸方向に挿入して第１、第２突起部をそれぞれ第１、第２溝部に嵌合するだけの簡単な操作を行うだけで、第１ナット部材および第２ナット部材の弛みを確実に阻止することができる。

ツインスプール型ターボファンエンジンの全体構造を示す図。図１の２部拡大図。第１、第２ナット部材、連結部材およびリングスプリングの分解斜視図。図２の４方向矢視図。

以下、図１〜図４に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、本発明が適用される航空機用のツインスプール型ターボファンエンジンは、アウターケーシング１１およびインナーケーシング１２を備えており、インナーケーシング１２の内部に前部第１ベアリング１３および後部第１ベアリング１４を介して低圧系シャフト１５の前部および後部がそれぞれ回転自在に支持される。低圧系シャフト１５の軸方向中間部の外周に筒状の高圧系シャフト１６が相対回転自在に嵌合し、高圧系シャフト１６の前部が前部第２ベアリング１７を介してインナーケーシング１２に回転自在に支持されるとともに、高圧系シャフト１６の後部が後部第２ベアリング１８を介して低圧系シャフト１５に相対回転自在に支持される。

低圧系シャフト１５の前端には、翼端がアウターケーシング１１の内面に臨むフロントファン１９が固定されており、フロントファン１９が吸入した空気の一部はアウターケーシング１１およびインナーケーシング１２間に配置されたステータベーン２０を通過した後、その一部がアウターケーシング１１およびインナーケーシング１２間に形成された環状のバイパスダクト２１を通過して後方に噴射され、他の一部がインナーケーシング１２の内部に配置された軸流式の低圧コンプレッサ２２および遠心式の高圧コンプレッサ２３に供給される。

低圧コンプレッサ２２は、インナーケーシング１２の内部に固定されたステータベーン２４と、外周にコンプレッサブレードを備えて低圧系シャフト１５に固定される低圧コンプレッサホイール２５とを備える。高圧コンプレッサ２３は、インナーケーシング１２の内部に固定されたステータベーン２６と、外周にコンプレッサブレードを備えて高圧系シャフト１６に固定される高圧コンプレッサホイール２７とを備える。

高圧コンプレッサホイール２７の外周に接続されたデフューザ２８の後方には逆流燃焼室２９が配置されており、逆流燃焼室２９の内部に燃料噴射ノズル３０から燃料が噴射される。逆流燃焼室２９の内部で燃料および空気が混合して燃焼し、発生した燃焼ガスが高圧タービン３１および低圧タービン３２に供給される。

高圧タービン３１は、インナーケーシング１２の内部に固定されたノズルガイドベーン３３と、外周にタービンブレードを備えて高圧系シャフト１６に固定される高圧タービンホイール３４とを備える。低圧タービン３２は、インナーケーシング１２の内部に固定されたノズルガイドベーン３５と、外周にタービンブレードを備えて低圧系シャフト１５に固定される低圧タービンホイール３６とを備える。

従って、図示せぬスタータモータで高圧系シャフト１６を駆動すると、高圧コンプレッサホイール２７が吸い込んだ空気が逆流燃焼室２９に供給されて燃料と混合して燃焼し、発生した燃料ガスが高圧タービンホイール３４および低圧タービンホイール３６を駆動する。その結果、低圧系シャフト１５および高圧系シャフト１６が回転してフロントファン１９、低圧コンプレッサホイール２５および高圧コンプレッサホイール２７が空気を圧縮して逆流燃焼室２９に供給することで、スタータモータを停止させてもターボファンエンジンの運転が継続される。

ターボファンエンジンの運転中に、フロントファン１９が吸い込んだ空気の一部はバイパスダクト２１を通過して後方に噴射され、特に低速飛行時に主たる推力を発生する。またフロントファン１９が吸い込んだ空気の残部は逆流燃焼室２９に供給されて燃料と混合して燃焼し、低圧系シャフト１５および高圧系シャフト１６を駆動した後に後方に噴射されて推力を発生する。

次に、図２〜図４に基づいて前記後部第１ベアリング１４の周辺の構造を説明する。

低圧タービンホイール３６を支持するためのスリーブ４１が低圧系シャフト１５の外周にスプライン嵌合４２しており、低圧系シャフト１５の軸端外周に第１ナット部材４３を螺合してスリーブ４１を図２の左側に押圧し、低圧系シャフト１５の外周に形成した段部１５ａにスリーブ４１の内周に形成した段部４１ａを押し付けることで、低圧系シャフト１５にスリーブ４１が締結される。

後部第１ベアリング１４は、スリーブ４１の外周に嵌合するインナーレース４５と、インナーケーシング１２のベアリング保持部材４４の内周に嵌合するアウターレース４６と、インナーレース４５およびアウターレース４６間に配置された複数のローラ４７…と、ローラ４７…が脱落しないように保持するリテーナ４８とを備える。ベアリング保持部材４４とアウターレース４６とはボルト４９でインナーケーシング１２に締結され、インナーレース４５はスリーブ４１の端部外周に螺合する第２ナット部材５０で図２の左側に付勢され、スリーブ４１の外周に形成した段部４１ｂに押し付けられて締結される。

第１ナット部材４３および第２ナット部材５０のネジの方向は相互に逆方向に設定される。即ち、第１ナット部材４３が右ネジである場合には第２ナット部材５０は左ネジであり、第１ナット部材４３が左ネジである場合には第２ナット部材５０は右ネジである。

第１ナット部材４３の端部外周には、図２の軸方向右側に開放する複数の第１溝部４３ａ…が周方向に等間隔で形成されるとともに、第２ナット部材５０の外周には、図２の軸方向右側に開放する複数の第２溝部５０ａ…が周方向に等間隔で形成される。

第１ナット部材４３および第２ナット部材５０間に配置される環状の連結部材５１は、円周方向に１８０゜間隔で配置されて第１ナット部材４３の第１溝部４３ａ…に係合可能な２個の第１突起部５１ａ，５１ａと、円周方向に１２０゜間隔で配置されて第２ナット部材５０の第２溝部５０ａ…に係合可能な３個の第２突起部５１ｂ…とを備える。

連結部材５１を第２ナット部材５０に係止するリングスプリング５２は、平坦な弾性金属板を略２回転に亙って環状に巻いたもので、その外周部が第２ナット部材５０の端部内周に形成した段部５０ｂ…に係合可能である。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

スリーブ４１の外周に嵌合する後部第１ベアリング１４のインナーレース４５は、スリーブ４１の軸端に螺合する第２ナット部材５０により図２の左側に付勢され、スリーブ４１の段部４１ｂに押し付けられて締結される。また低圧系シャフト１５の外周に嵌合するスリーブ４１は、低圧系シャフト１５の軸端に螺合する第１ナット部材４３により図２の左側に付勢され、その段部４１ａが低圧系シャフト１５の段部１５ａに押し付けられて締結される。

この状態で、連結部材５１を第１ナット部材４３の外周に嵌合し、その第２突起部５１ｂ…を第２ナット部材５０の第２溝部５０ａ…に嵌合するとともに、その第１突起部５１ａ，５１ａを第１ナット部材４３の第１溝部４３ａ…に嵌合する。そして連結部材５１が脱落しないように、リングスプリング５２を第２ナット部材５０の端部内周に形成した段部５０ｂ…に装着する。その際に、螺旋状に重なるリングスプリング５２を更に巻き締めて外径を縮小した状態で第２ナット部材５０の段部５０ｂ…の径方向内側に挿入して解放すると、リングスプリング５２は自己の弾性で拡開して段部５０ｂ…に自動的に係合し、連結部材５１が図２の右側に脱落しないように係止する。

第１ナット部材４３および第２ナット部材５０はネジの方向が相互に逆になっているため、第１ナット部材４３が弛む方向に回転しようとすると、その回転は連結部材５１を介して第２ナット部材５０を締め込む方向に作用するため、第１ナット部材４３および第２ナット部材５０の両方の弛みが阻止され、逆に第２ナット部材５０が弛む方向に回転しようとすると、その回転は連結部材５１を介して第１ナット部材４３を締め込む方向に作用するため、第１ナット部材４３および第２ナット部材５０の両方の弛みが同時に阻止される。これにより、弛み止めのための部品点数を減らして軸方向寸法の増加を最小限に抑えながら、第１ナット部材４３および第２ナット部材５０の弛みを確実に阻止することができる。

また連結部材５１を軸方向に挿入するだけで、その第１突起部５１ａ，５１ａおよび第２突起部５１ｂ…がそれぞれ第１ナット部材４３の第１溝部４３ａ…および第２ナット部材５０の第２溝部５０ａ…に嵌合するので、簡単な操作を行うだけで第１ナット部材４３および第２ナット部材５０の弛みを阻止することができる。

ところで、締め込みが完了した状態での第１ナット部材４３の位相および第２ナット部材５０の位相にはばらつきが存在するため、仮に連結部材５１の第１突起部５１ａ，５１ａと第１ナット部材４３の第１溝部４３ａ…との間に隙間が存在せず、また連結部材５１の第２突起部５１ｂ…と第２ナット部材５０の第２溝部５０ａ…との間に隙間が存在しないと、第１ナット部材４３および第２ナット部材５０に連結部材５１を組み付けることができなくなる。

そこで本実施の形態では、第１ナット部材４３の第１溝部４３ａ…のピッチおよび第２ナット部材５０の第２溝部５０ａ…のピッチをできるだけ細かく設定するとともに、図４に示すように、連結部材５１の第１突起部５１ａと第１ナット部材４３の第１溝部４３ａとの間に所定の周方向クリアランスαを設定し、連結部材５１の第２突起部５１ｂと第２ナット部材５０の第２溝部５０ａ…の間に所定の周方向クリアランスβを設定することで、締め込みが完了した状態での第１ナット部材４３の位相および第２ナット部材５０の位相に関わらずに、連結部材５１を装着できるようにしている。

ただし、クリアランスα，βを無闇に大きくすると、クリアランスα，βの範囲内で第１ナット部材４３あるいは第２ナット部材５０が回転して弛んでしまうため、クリアランスα，βの範囲内で第１ナット部材４３あるいは第２ナット部材５０が弛んでも、必要最小限の締結トルクが確保されるように設定することが必要である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では本発明をガスタービンエンジンの後部第１ベアリング１４およびスリーブ４１の締結部分に適用しているが、本発明はそれ以外の任意の部分に適用することができる。

また第１ナット部材４３および第２ナット部材５０のネジの方向は、それらが相互に逆方向であれば任意である。

また実施の形態では連結部材５１が２個の第１突起部５１ａおよび３個の第２突起部５１ｂを備えているが、第１突起部５１ａおよび第２突起部５１ｂの数は任意である。

１５低圧系シャフト（回転軸）
４１スリーブ（第１部品）
４３第１ナット部材
４３ａ第１溝部
４５インナーレース（第２部品）
５０第２ナット部材
５０ａ第２溝部
５１連結部材
５１ａ第１突起部
５１ｂ第２突起部

Claims

回転軸（１５）の外周に嵌合する筒状の第１部品（４１）を該回転軸（１５）の外周に螺合する第１ナット部材（４３）で軸方向に締結するとともに、前記第１部品（４１）の外周に嵌合する第２部品（４５）を該第１部品（４１）の外周に螺合する第２ナット部材（５０）で軸方向に締結する部品の締結構造であって、
前記第１ナット部材（４３）のネジおよび前記第２ナット部材（５０）のネジの一方は右ネジで他方は左ネジであり、前記第１ナット部材（４３）および前記第２ナット部材（５０）は連結部材（５１）で相対回転不能に連結されることを特徴とする部品の締結構造。
前記第１ナット部材（４３）は軸方向一端側に開放する第１溝部（４３ａ）を備えるとともに、前記第２ナット部材（５０）は軸方向一端側に開放する第２溝部（５０ａ）を備え、前記連結部材（５１）は前記第１溝部（４３ａ）に係合可能な第１突起部（５１ａ）と前記第２溝部（５０ａ）に係合可能な第２突起部（５１ｂ）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の部品の締結構造。