JP6864273B2

JP6864273B2 - ターボファンエンジンのセンターベントチューブ支持装置

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Publication number: JP6864273B2
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Inventors: 政幸門脇
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Description

本開示は、ターボファンエンジンの中空のメインシャフトの内部にセンターベントチューブを支持するための装置に関する。

ターボファンエンジンＴＦは、図１に示すように、最前部に配置されたファンＦと、ファンＦの後方にこれと同軸に配置されたコアエンジンＣＥと、から構成されている。

２軸のターボファンエンジンＴＦの場合、コアエンジンＣＥは、前部（上流側）から後部（下流側）へ向かって順に、低圧圧縮機ＬＣ、高圧圧縮機ＨＣ、燃焼器ＣＢ、高圧タービンＨＴ及び低圧タービンＬＴを備え、高圧タービンＨＴのロータＨＴｒは高圧シャフトＨＳを介して高圧圧縮機ＨＣのロータＨＣｒを、低圧タービンＬＴのロータＬＴｒは低圧シャフトＬＳを介してファンＦ及び低圧圧縮機ＬＣのロータＬＣｒを、それぞれ回転駆動する。

なお、ファンＦ及び低圧圧縮機ＬＣのロータＬＣｒ、低圧シャフトＬＳ、及び、低圧タービンＬＴのロータＬＴｒを、低圧系ロータＬＲと総称し、高圧圧縮機ＨＣのロータＨＣｒ、高圧シャフトＨＳ、及び、高圧タービンＨＴのロータＨＴｒを、高圧系ロータＨＲと総称する。また、高圧シャフトＨＳ及び低圧シャフトＬＳ（両者をメインシャフトと総称する。）は、いずれも中空のシャフトであり、低圧シャフトＬＳは高圧シャフトＨＳの内部に配置されている。

ターボファンエンジンＴＦの運転中、ファンＦにより吸い込まれ圧縮された空気の一部はコアエンジンＣＥに流入し、ファンＦ及び低圧圧縮機ＬＣの回転駆動源である低圧タービンＬＴを駆動するための高温高圧ガスの発生に寄与し、残部はコアエンジンＣＥをバイパスして後方から排出され、推力の大部分の発生に寄与する。

ところで、低圧系ロータＬＲは、通常、高圧系ロータＨＲの前端部より前方及び後端部より後方において、それぞれベアリング（図１におけるＢ１・Ｂ２及びＢ５）によって支持されている。

同様に、高圧系ロータＨＲは、高圧圧縮機ＨＣの前方及び高圧タービンＨＴの前方において、それぞれベアリング（図１におけるＢ３及びＢ４）によって支持されている。なお、高圧系ロータＨＲの後部を支持するベアリングＢ４は、高圧タービンＨＴの後方に配置される場合もある。

これらのベアリングは、それぞれ、高速で回転するメインシャフトを支持するため、ノズルから噴射されるオイルジェットによって直接的に、または、内輪の内径側を経て間接的に、潤滑油を転動体へ強制的に供給することにより潤滑されるよう構成されている。そのため、これらのベアリングは、サンプ室の内部に配置される。具体的には、１つのベアリングが専用のサンプ室の内部に、あるいは、互いに近接して配置された複数のベアリングが共用のサンプ室の内部に、それぞれ配置される。図１に示されたターボファンエンジンＴＦにおいては、ベアリングＢ１，Ｂ２及びＢ３、ベアリングＢ４、ベアリングＢ５が、それぞれ１つのサンプ室の内部に配置されている。

これらのサンプ室の内部には、ベアリングを潤滑するために供給された潤滑油が回転体に接触して飛散することにより生じたオイルミストが充満している。そのため、サンプ室の軸方向における端部（メインシャフトが貫通する部位）には、ラビリンスシール、カーボンシール等の軸シールが配置されており、低圧圧縮機ＬＣまたは高圧圧縮機ＨＣの適宜の段から抽出された空気を、軸シールを通じてサンプ室内へ流入させることにより、オイルミストがサンプ室の外部へ漏れ出すことを防止している。

サンプ室内へ流入した空気は、オイルセパレータによってオイルミストを除去された後、エンジンの外部へ排出される。この空気の排出は、エンジンの静止構造に沿って敷設された配管を経て行われることもあるが、低圧シャフトＬＳの内部に配置された配管を経て行われることもある。後者の配管を、センターベントチューブ（Center Vent Tube）と称している。

図１に示されたターボファンエンジンＴＦは、ベアリングＢ１，Ｂ２及びＢ３を収容する前方のサンプ室ＦＳ及びベアリングＢ５を収容する後方のサンプ室ＲＳからの空気の排出が、低圧シャフトＬＳの内部に配置されたセンターベントチューブＣＶＴを経て行われるように構成されている。

センターベントチューブＣＶＴの前端部においては、前方のサンプ室ＦＳからの空気が、低圧シャフトＬＳを径方向に貫通する孔（図示省略）を経て流入する（図中の矢印参照）。その際、空気に混入しているオイルミストは、低圧シャフトＬＳの貫通孔に付設されたオイルセパレータ（図示省略）において、遠心力の作用によって分離され、サンプ室内ＦＳへ戻される。オイルミストが除去された空気は、センターベントチューブＣＶＴ内を後方へ流れ（図中の矢印参照）、低圧シャフトＬＳを径方向に貫通する孔（図示省略）を経て後方のサンプ室ＲＳから流入する空気（図中の矢印参照）と合流する。このとき、前方のサンプ室ＦＳから流下してきた空気中に残存する微量のオイルミストも、低圧シャフトＬＳの貫通孔に付設されたオイルセパレータ（図示省略）において最終的に分離され、後方のサンプ室ＲＳへ戻される。その後、空気は、センターベントチューブＣＶＴの後端部からテールコーンＴＣの内部へ排出され、低圧タービンＬＴからの排気流によって生じる負圧の作用により、最終的にはテールコーンＴＣの後端部からエンジン外部へ放出される（図中の矢印参照）。

センターベントチューブＣＶＴは、上述したように、サンプ室からの空気排出機能のみを有する部材であり、トルク伝達機能を有する低圧シャフトＬＳとは異なり、高い構造強度を必要としないため、薄肉円筒として構成することにより軽量化を図っている。また、センターベントチューブＣＶＴは、低圧シャフトＬＳのほぼ全長にわたって延びる長尺の部材でもあるため、剛性が低く、低圧シャフトＬＳの内部に配置する際には、エンジン運転時に共振が発生することを防止するため、軸方向の複数箇所において、径方向の変位を拘束しつつ支持する必要がある。

このように、ターボファンエンジンの中空のメインシャフトの内部にセンターベントチューブを支持するための装置として、特許文献１のものが知られている。

この支持装置は、センターベントチューブ（「チューブ3」）の「環状部分3a」の外面と接触する内面を有する環状のスリーブ（「シース9」）と、スリーブとシャフト（「低圧タービンシャフト7」）の間に配置されるリング（「リング12」）と、スリーブにリングを固定するための環状のナット（「ナット14」）と、を備え、スリーブの外面とリングの内面は、等しい頂角を有する円錐面の一部として形成されている（図２参照）。

この支持装置においては、ナットをスリーブの外周にねじ込むことによって、円錐面の一部として形成されたリングの内面が、同じく円錐面の一部として形成されたスリーブの外面に沿って径方向外方へ押し広げられ、その結果、リングの外面がシャフトの内面に押し付けられることにより反力が発生し、リング自体が保持され、ひいてはスリーブの内側に嵌め込まれたセンターベントチューブの径方向の変位が拘束されるようになっている。

このように、径方向外方へ押し広げられることを可能とするため、特許文献１の支持装置におけるリングは、周方向の１箇所に切欠き（「スリット16」）を有するＣ字状に形成されている（図３参照）。

特表２００４−５１４８４１号公報

ところが、特許文献１の支持装置におけるリングは、Ｃ字状に形成されているがために、径方向外方へ押し広げられた際、非対称に変形することになる。一方、スリーブも、円錐面を介してリングと接触しているため、リングの非対称な変形に伴い、同様に非対称に変形することになる。

このような変形は、リングの外面とシャフトの内面、及び、スリーブの内面とセンターベントチューブの外面の接触状態を周方向に不均一なものとするため、２つの部材の間で異常な荷重の伝達が発生したり、それぞれの面で摩耗が発生したりすることが予想される。このように、特許文献１の支持装置には、さらなる改良の余地が存在していた。

本開示は、以上に鑑みてなされたものであって、ターボファンエンジンの中空のメインシャフトの内部にセンターベントチューブを支持するための装置であって、構成部材同士の接触状態が周方向に不均一となることがなく、したがって部材間での異常な荷重の伝達や接触面の摩耗を防止することができる装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の一実施態様のセンターベントチューブ支持装置は、ターボファンエンジンの中空のメインシャフトの内部にセンターベントチューブを支持するためのものであって、前記センターベントチューブの外面と接触する内面を有する環状のスリーブと、１対のリングセグメントから成り、前記スリーブと前記メインシャフトの間に配置されるリングと、前記スリーブに前記リングを固定するための環状のナットと、を備え、前記スリーブまたは前記ナットの外面は、円錐面として形成された加圧面を備え、それぞれの前記リングセグメントは、円筒面の一部として形成され前記メインシャフトの内面によって支持される被支持面と、前記加圧面を構成する円錐面と等しい頂角を有する円錐面の一部として形成された受圧面と、軸線を含む第１の平面に平行かつ当該第１の平面からそれぞれ第１の距離を隔てた平面として形成された１対の側面と、軸線を含み前記第１の平面に垂直な第２の平面からそれぞれ第２の距離を隔てた平面として形成された１対の端面と、を備え、前記被支持面は、前記リングセグメントの円筒状のリム部の外面の少なくとも一部によって形成されており、前記受圧面は、前記リングセグメントの円筒状のボア部の内面の少なくとも一部によって形成されており、前記メインシャフトは、前記装置が配置される位置よりも内径の小さい小径部を有し、前記１対のリングセグメントの前記ボア部の外面に連結用リングが回し掛けられることにより、前記１対のリングセグメントの前記端面同士が互いに接触している状態において、前記被支持面を構成する前記円筒面の径は、前記装置が配置される位置における前記メインシャフトの内径と等しく、且つ、前記第２の平面に垂直な方向における前記装置の投影形状に外接する円の径は、前記小径部における前記メインシャフトの内径より小さい。

本開示のセンターベントチューブ支持装置は、スリーブを介してセンターベントチューブとメインシャフトの間に配置されるリングが１対のリングセグメントから成り、かつ、メインシャフトの内径と等しい径の円筒面の一部として形成された被支持面においてメインシャフトの内面と接触するよう構成されている。

したがって、支持装置の組立時にリングセグメントの被支持面をメインシャフトの内面に接触させる際、各リングセグメントは径方向に移動するだけで変形することはなく、また、組立後においても、リングセグメントの被支持面はメインシャフトの内面と隙間なく接触するため、変形が生じる虞はない。そのため、リングセグメントとセンターベントチューブの間に配置されたスリーブにも、変形が生じる虞はない。

このように、本開示のセンターベントチューブ支持装置においては、リングとメインシャフト、及び、スリーブとセンターベントチューブの接触状態は、いずれも周方向に均一であり、したがって、これらの部材の間での異常な荷重の伝達や接触面の摩耗を防止することができるという、優れた効果を得ることができる。

本開示の実施形態のセンターベントチューブ支持装置を採用したターボファンエンジンの概略断面図である。本開示の実施形態のセンターベントチューブ支持装置の組立状態の４面図（前面図、側面図、後面図及び下面図）である。本開示の実施形態のセンターベントチューブ支持装置の分解斜視図である。本開示の実施形態のセンターベントチューブ支持装置の、図２におけるＩ−Ｉ断面図である。本開示の実施形態のセンターベントチューブ支持装置の、図４ＡにおけるII部の拡大斜視図である。本開示の実施形態のセンターベントチューブ支持装置を構成するリングセグメントの形状を説明する図であり、リングセグメントを製作する工程の途中で得られるリング中間加工体を後方から見た図である。本開示の実施形態のセンターベントチューブ支持装置を構成するリングセグメントの形状を説明する図であり、リング中間加工体を加工することにより最終的に得られる１対のリングセグメントを後方から見た図である。本開示の実施形態のセンターベントチューブの変形例の、図４Ａに相当する断面図である。本開示の実施形態のセンターベントチューブの変形例の、図６ＡにおけるIII部の拡大斜視図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本開示の実施形態のセンターベントチューブ支持装置（以下、単に支持装置と称する。）１を採用したターボファンエンジンＴＦの概略断面図である。なお、ターボファンエンジンＴＦの構成については、背景技術欄で既に説明したので、ここでの説明は省略する。

支持装置１は、ターボファンエンジンＴＦの低圧シャフトＬＳ（メインシャフト）の内部にセンターベントチューブＣＶＴを支持するために用いられるものであり、図示した例では、軸方向に沿って３個が配置されている。なお、配置される支持装置１の個数は、エンジン運転時におけるセンターベントチューブＣＶＴの共振発生を防止し得るよう、適宜に選定することができる。

以下の説明においては、ターボファンエンジンＴＦに取り付けられた状態において、当該エンジンの前方（上流側）、後方（下流側）となる側を、それぞれ支持装置１（及びこれを構成する部材）の前側、後側と称することにする。

図２〜図４Ｂは、本開示の実施形態の支持装置１を説明する図であり、図２は組立状態の４面図（前面図、側面図、後面図及び下面図）、図３は分解斜視図、図４Ａは図２におけるＩ−Ｉ断面図、図４Ｂは図４ＡにおけるII部の拡大斜視図である。

支持装置１は、スリーブ１０と、リング２０と、ナット３０と、から成っている（特に、図３参照）。

スリーブ１０は、図４Ａに示すように、センターベントチューブＣＶＴの外側にこれを包囲するように配置される環状の部材であり、円筒状の内側壁部１２と、内側壁部１２の前端から径方向外方へ立ち上がるラジアル壁部１４と、ラジアル壁部１４の外縁から後方へ突出する外側壁部１６と、から成っている（特に、図３及び図４Ｂ参照）。

内側壁部１２は、円筒面として形成され、センターベントチューブＣＶＴの外面と接触する内面１２ｉと、外面１２ｏと、を有し、外面１２ｏには、後述するナット３０のねじ部３０ｔと噛み合うねじ部１２ｔが設けられている。また、内側壁部１２の後端には、後方へ突出する複数（図示した例では３個）のタブ１２ｐが周方向に等間隔で設けられている。

ラジアル壁部１４は、一部を切除された円環形状を有しており、切断面に対応する２つの側面１４ｅは、軸線ＣＬを含む平面に平行かつ当該平面から等しい距離（オフセット距離）を隔てた平面である。そして、ラジアル壁部１４の外縁のうち円弧状の２つの部位からは、それぞれ外側壁部１６が後方へ突出している。

２つの外側壁部１６のそれぞれは、内側壁部１２の外面１２ｏと対向する内面１６ｉを有する円弧状の部分であり、その周方向中央部には、ラジアル壁部１４に跨って径方向に貫通する孔１６ａが設けられている。また、当該孔１６ａと同軸で僅かに小径の孔１２ａが、内側壁部１２とラジアル壁部１４に跨って貫通して設けられている。

そして、孔１２ａには、位置決めピン１０ｐが圧入されている。位置決めピン１０ｐは、その径方向内側の端面が内側壁部１２の内面１２ｉより僅かに径方向外側に位置するように圧入されており、その径方向外側の部分は、支持装置１の組立状態において、後述するリングセグメント２２の切欠き２４Ｆｎに収容されるように構成されている。なお、圧入の際、位置決めピン１０ｐは、孔１２ａより僅かに大径の孔１６ａを経て径方向外方から挿入することができる。

リング２０は、図３に示すように、１対のリングセグメント２２から成る部材であり、それぞれのリングセグメント２２は、径方向内側のボア部２４と、径方向外側のリム部２６と、ボア部２４とリム部２６の間を径方向に延びてこれらを接続するウェブ部２８と、から成っている。

ボア部２４は、ウェブ部２８の内端から前方及び後方へそれぞれ突出する部位から成る円筒状の部分であり、その内面２４ｉの後部は、軸線ＣＬ上の前方に頂点を有する円錐（第１円錐）の側面（円錐面）の一部として形成されている。また、ボア部２４のうち前方へ突出する部位２４Ｆは、その外面がスリーブ１０の外側壁部１６の内面１６ｉの径より小さい径の円筒面の一部として、その内面がスリーブ１０の内側壁部１２の外面１２ｏより大きい径の円筒面の一部として、それぞれ形成されている。さらに、部位２４Ｆは、その外面に周方向全域にわたる溝２４Ｆｇを備えると共に、その前端の周方向中央部には径方向に貫通する切欠き２４Ｆｎを備えている。この切欠き２４Ｆｎは、上述した位置決めピン１０ｐを少なくとも部分的に収容し得る大きさを有するものとして形成されている。

リム部２６は、ウェブ部２８の外端から前方及び後方へそれぞれ突出する部位から成る円筒状の部分であり、その外面（被支持面）２６ｏは、低圧シャフトＬＳの内径と等しい径の円筒面の一部として形成されている。

ここで、リングセグメント２２を軸線ＣＬの方向から見た場合の形状について、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。ここで、図５Ａは、リングセグメント２２を製作する工程の途中で得られるリング中間加工体２１を、図５Ｂは、リング中間加工体２１を加工することにより最終的に得られる１対のリングセグメント２２を、それぞれ後方から見た図である。

リング中間加工体２１は、図５Ａに示すように、一部を切除された円環形状を有しており、切断面に対応する２つの側面２１ｅは、軸線ＣＬを含む第１の平面（図示省略）に平行かつ当該第１の平面から等しい距離（第１の距離）を隔てた平面である。ここで、第１の距離は、上述したスリーブ１０のラジアル壁部１４におけるオフセット距離と実質的に等しく設定されており、その結果、リング中間加工体２１の２つの側面２１ｅ間の距離（リング中間加工体２１の幅）は、スリーブ１０のラジアル壁部１４の２つの側面１４ｅ間の距離（ラジアル壁部１４の幅）と実質的に等しくなっている。

また、リング中間加工体２１の外面２１ｏ（２箇所）は、低圧シャフトＬＳの内径と等しい径の円筒面の一部として形成されており、内面２１ｉの後部は、軸線ＣＬ上の前方に頂点を有する円錐（第１円錐）の側面（円錐面）の一部として形成されている。このように、外面２１ｏ及び内面２１ｉは軸対称な形状を有しているので、例えば旋盤加工により形成することができる。

以上のような形態を有するリング中間加工体２１を、図５Ａに示す２つの平面Ｓで切断することによって、図５Ｂに示す１対のリングセグメント２２が得られる。ここで、２つの平面Ｓは、軸線ＣＬを含みリング中間加工体２１の側面２１ｅに垂直な（換言すれば、上述した第１の平面に垂直な）平面Ｓ０（第２の平面）に平行かつ当該平面Ｓ０から等しい距離Ｌ（第２の距離）を隔てた平面である。なお、リング中間加工体２１を２つの平面Ｓで切断した後において、リング中間加工体２１の外面２１ｏ、内面２１ｉ、側面２１ｅは、それぞれリングセグメント２２の（リム部２６の）外面２６ｏ、（ボア部２４の）内面２４ｉ、側面２２ｅとなる。

ここで、各リングセグメント２２のボア部２４のうち前方へ突出する部位２４Ｆの外面及び内面のそれぞれを構成する円筒面の径、並びに、上述した距離Ｌは、１対のリングセグメント２２を、その端面２２ｃ（平面Ｓに対応する面）同士が互いに接触した状態としたとき、部位２４Ｆが、スリーブ１０の内側壁部１２、ラジアル壁部１４及び外側壁部１６によって境界付けられた空間に収容され得るようなものとして設定される。

以上のようにして製作される１対のリングセグメント２２から成るリング２０は、２つのリングセグメント２２の端面２２ｃが互いに平行な状態を保ったまま距離２Ｌだけ離れたとき、図５Ｂに示すように、その（リム部２６の）外面２６ｏが低圧シャフトＬＳの内面と隙間なく接触する状態となる。

なお、リング２０は、支持装置１を組み立てる際、後述するように１対のリングセグメント２２を互いに近接した状態に保持するためにボア部２４のうち前方へ突出する部位２４Ｆの外面に回し掛けられた連結用リング２０Ｒを、付帯部材として備えている。ボア部２４が備える溝２４Ｆｇは、この連結用リング２０Ｒを嵌め込むことができるようなものとして形成されている。

連結用リング２０Ｒは、弾性を有する環状の部材であり、例えば樹脂製のリングや金属製のピストンリングなどを用いることができる。１対のリングセグメント２２を、端面２２ｃ同士を接触させた状態で配置し、連結用リング２０Ｒを、その内径を押し広げながらボア部２４の溝２４Ｆｇに嵌め込むと、１対のリングセグメント２２を互いに近接した状態に保持することができる。これにより、後述するように支持装置１を仮組みした状態で低圧シャフトＬＳの内部に挿入した後、所定の軸方向位置まで移動させる際に、１対のリングセグメント２２から成るリング２０が分解してしまうことを防止することができる。

このように、連結用リング２０Ｒは、支持装置１を組み立てる際に必要な部材ではあるが、組み立て後、すなわちエンジン運転中には、特段の機能を有さない部材である。その一方で、連結用リング２０Ｒは、エンジン運転中に作用する遠心力によって径方向外方へ引き伸ばされ、場合によっては破断し、破片が溝２４Ｆｇから低圧シャフトＬＳとセンターベントチューブＣＶＴの間の空間へ脱落する可能性がある。これを防止するために、上述したスリーブ１０の外側壁部１６が、支持装置１の組立状態において、溝２４Ｆｇに嵌め込まれた連結用リング２０Ｒを径方向外方から覆うように設けられている。

ナット３０は、環状の部材であって、実質的に円筒面として形成された内面３０ｉと、外面３０ｏを有し、内面３０ｉには、スリーブ１０の内側壁部１２の外面１２ｏに設けられたねじ部１２ｔと噛み合うねじ部３０ｔが設けられている。また、外面３０ｏの前部は、前方の軸線ＣＬ上に頂点を有する円錐（第２円錐）の側面（円錐面）の一部として形成されている。一方、ナット３０の後端には、後方へ突出する複数（図示した例では３個）のタブ３０ｐが周方向に等間隔で設けられている。

ここで、その側面がリングセグメント２２のボア部２４の内面２４ｉの後部を構成する第１円錐と、その側面がナット３０の外面３０ｏの前部を構成する第２円錐は、幾何学的に同一の円錐である。すなわち、リングセグメント２２のボア部２４の内面２４ｉの後部を構成する円錐面と、ナット３０の外面３０ｏの前部を構成する円錐面は、等しい頂角を有するものである。

したがって、リングセグメント２２のボア部２４の内面２４ｉの後部とナット３０の外面３０ｏの前部とが接触した状態で、リングセグメント２２の軸方向移動を規制しつつ、ナット３０をスリーブ１０の内側壁部１２の外周にねじ込むことにより前方へ移動させると、ナット３０の外面３０ｏの前部（加圧面）が、リングセグメント２２のボア部２４の内面２４ｉの後部（受圧面）と隙間なく接触した状態でこれを径方向外方へ押し上げることになる。これを利用して、リングセグメント２２のリム部２６の外面２６ｏを低圧シャフトＬＳの内面に押し付けることにより反力を発生させ、これによりリングセグメント２２自体を保持し、ひいてはスリーブ１０の内側に嵌め込まれたセンターベントチューブＣＶＴの径方向の変位を拘束することができる。

以上のように構成された支持装置１の組み立て及びターボファンエンジンＴＦの低圧シャフトＬＳの内部への取り付けの手順について、以下に説明する。

（１）１対のリングセグメント２２を、端面２２ｃ同士が互いに接触した状態に配置し、連結用リング２０Ｒを、その内径を押し広げながらボア部２４の溝２４Ｆｇに嵌め込む。これにより、１対のリングセグメント２２を、互いに近接した状態に保持することができる。

（２）連結用リング２０Ｒによって一体となった１対のリングセグメント２２を、後方からスリーブ１０に嵌め込む。すなわち、スリーブ１０の内側壁部１２の外面１２ｏの外側を、ボア部２４の内面２４ｉが通過するようにして、１対のリングセグメント２２をスリーブ１０のラジアル壁部１４に接近させる。このとき、各リングセグメント２２のボア部２４の前端に設けられた切欠き２４Ｆｎとスリーブ１０の孔１２ａに圧入された位置決めピン１０ｐの位相が一致するよう、両部材の周方向位置を調整する。これにより、各リングセグメント２２のボア部２４の前面がスリーブ１０のラジアル壁部１４に接触した時点で、位置決めピン１０ｐが切欠き２４Ｆｎに収容され、スリーブ１０と各リングセグメント２２との周方向の相対移動が規制された状態となる。これにより、後述するように仮組立状態の支持装置１をターボファンエンジンＴＦの低圧シャフトＬＳの内部に挿入する際、スリーブ１０のラジアル壁部１４の側面１４ｅとリングセグメント２２の側面２２ｅとを平行な状態に維持し、ターボファンエンジンＴＦの軸線の方向における投影形状を小さくして、低圧シャフトＬＳの小径部ＳＤを確実に通過させることができる。

（３）ナット３０を、スリーブ１０の内側壁部１２の外面１２ｏに対して、外面３０ｏの前部（円錐面）とリングセグメント２２のボア部２４の内面２４ｉの後部（円錐面）とが接触を開始する位置までねじ込む。このとき、１対のリングセグメント２２の端面２２ｃ同士は、依然として互いに接触した状態にある。

（４）（３）の状態の組立品を、ターボファンエンジンＴＦの低圧シャフトＬＳの内部に後方から挿入する。
ここで、低圧シャフトＬＳは、その後端部近傍に、支持装置１が配置される位置よりも内径の小さい小径部ＳＤを有している（図１参照）。このような小径部ＳＤを支持装置１が通過できるよう、上述したとおり、スリーブ１０のラジアル壁部１４及び１対のリングセグメント２２から成るリング２０は、それぞれ円環の一部を切除した形状とされている。
これにより、（３）の状態の組立品においては、リングセグメント２２の端面２２ｃに垂直な方向（すなわち、図２において上下方向）の投影形状（具体的には、図２の下面図に示された形状。以下、上下方向投影形状と称する。）に外接する円の径は、軸線ＣＬの方向の投影形状（具体的には、図２の後面図において、２つのリングセグメント２２を互いに接近させ、端面２２ｃ同士が互いに接触した状態の形状。以下、軸方向投影形状と称する。）に外接する円の径より小さくなっている。そして、（３）の状態の組立品の上下方向投影形状に外接する円の径は、低圧シャフトＬＳの小径部ＳＤの径より小さくなるように構成されている。すなわち、（３）の状態の組立品の上下方向投影形状がこのような条件を満足するよう、スリーブ１０のラジアル壁部１４及び１対のリングセグメント２２の加工前の状態であるリング中間加工体２１の形状、具体的には、その元となる円環を切断する平面の位置（すなわち、オフセット距離及び第１の距離）が選択されている。
スリーブ１０及び１対のリングセグメント２２が、以上のように構成されていることにより、（３）の状態の組立品は、その軸線ＣＬの方向がターボファンエンジンＴＦの軸線の方向と一致した状態から例えば後方へ９０度回転（図２の側面図に示した矢印参照）させた状態とすることにより、ターボファンエンジンＴＦの軸線の方向における投影形状が、軸方向投影形状から上下方向投影形状へと変化して小さくなり、図２の下面図にイメージとして示すように、低圧シャフトＬＳの小径部ＳＤを通過させることができる。
このようにして小径部ＳＤを通過させた後、（３）の状態の組立品を低圧シャフトＬＳの内部へ更に挿入し、支持装置１が配置される位置に到達したら、上述とは逆の方向に９０度回転させる。そして、適宜の治具を用いることにより、（３）の状態の組立品と低圧シャフトＬＳとが、概略同芯状態となるよう保持する。

（５）スリーブ１０のタブ１２ｐと同一の径方向位置に同数配置された爪を先端に備える内筒と、ナット３０のタブ３０ｐと同一の径方向位置に同数配置された爪を先端に備える外筒とから成る二重円筒形状の締付治具を低圧シャフトＬＳの内部に後方から挿入し、内筒の爪をタブ１２ｐと周方向に接触させることによりスリーブ１０の回転を規制しつつ、外筒の爪をタブ３０ｐと周方向に接触させつつ回転させることにより、ナット３０をスリーブ１０の内側壁部１２の外面１２ｏに対して更にねじ込んでゆく。
このとき、円錐面として構成されたナット３０の外面３０ｏの前部（加圧面）が、これと同一の頂角を有する円錐面として構成されたリングセグメント２２のボア部２４の内面２４ｉの後部（受圧面）を前方へ押すことになるが、ボア部２４の前面がスリーブ１０のラジアル壁部１４と接触することにより軸方向の移動が規制されているため、リングセグメント２２は径方向外方へ押し上げられることになる。
このようにして、ナット３０を更にねじ込んでゆくと、最終的にそれぞれのリングセグメント２２のリム部２６の外面２６ｏが、低圧シャフトＬＳの内面と接触する。この状態から更に、締付治具の外筒を所定のトルクがかかるまで回転させると、それぞれのリングセグメント２２のリム部２６の外面２６ｏが低圧シャフトＬＳの内面から所定の大きさの反力を受ける状態となり、支持装置１が正規の状態に取り付けられたことになる。

以上のようにして、所定の個数の支持装置１を、それぞれ所定の位置に取り付けた後、センターベントチューブＣＶＴが低圧シャフトＬＳの内部に挿入され、支持装置１のスリーブ１０の内側壁部１２の内面１２ｉによって支持された状態とされる。

以上に説明したように、本開示の実施形態の支持装置１は、スリーブ１０を介してセンターベントチューブＣＶＴとメインシャフト（低圧シャフトＬＳ）の間に配置されるリング２０が１対のリングセグメント２２から成り、かつ、メインシャフトの内径と等しい径の円筒面の一部として形成された被支持面（リングセグメント２２のリム部２６の外面２６ｏ）においてメインシャフトの内面と接触するよう構成されている。

したがって、支持装置１の組立時にリングセグメント２２の被支持面をメインシャフトの内面に接触させる際、各リングセグメント２２は径方向に移動するだけで変形することはなく、また、組立後においても、リングセグメント２２の被支持面はメインシャフトの内面と隙間なく接触するため、変形が生じる虞はない。そのため、リングセグメント２２とセンターベントチューブＣＶＴの間に配置されたスリーブ１０にも、変形が生じる虞はない。

このように、本開示の実施形態の支持装置１においては、リング２０とメインシャフト、及び、スリーブ１０とセンターベントチューブＣＶＴの接触状態は、いずれも周方向に均一であり、したがって、これらの部材の間での異常な荷重の伝達や接触面の摩耗を防止することができるという、優れた効果を得ることができる。

なお、以上の説明では、リングセグメント２２の受圧面（ボア部２４の内面２４ｉの後部）と接触して当該リングセグメント２２を径方向外方へ押し上げる機能を有する加圧面を、ナット３０の外面３０ｏの前部に設ける例について説明したが、他の構成も採用可能である。すなわち、加圧面は、スリーブの内側壁部の外面に設けてもよい。この場合、ナットを後方からねじ込む都合上、加圧面及び受圧面を構成する円錐面は、軸線上の後方に頂点を有する円錐の側面とする必要がある。

また、以上の説明では、スリーブ１０と各リングセグメント２２との周方向の相対移動を規制するための手段として、位置決めピン１０ｐをスリーブ１０に固定（孔１２ａに圧入）し、これを収容する切欠き２４Ｆｎをリングセグメント２２（のボア部２４の前端）に設ける例について説明したが、他の構成も採用可能である。この代替構成を採用した変形例を、図６Ａ及び図６Ｂに示す。

この変形例においては、位置決めピン１１０ｐを、リングセグメント１２２のウェブ部１２８を軸方向に貫通する孔１２８ａに圧入して前方へ突出した状態で固定すると共に、スリーブ１１０の周方向中央部に、ラジアル壁部１１４と外側壁部１１６に跨って径方向に貫通する切欠き１１６ｎを設けている。

これにより、支持装置１０１の組立状態においては、位置決めピン１１０ｐが切欠き１１６ｎに収容され、スリーブ１１０と各リングセグメント１２２との周方向の相対移動を規制することができる。

（本開示の態様）
本開示の第１の態様のセンターベントチューブ支持装置は、ターボファンエンジンの中空のメインシャフトの内部にセンターベントチューブを支持するためのものであって、前記センターベントチューブの外面と接触する内面を有する環状のスリーブと、１対のリングセグメントから成り、前記スリーブと前記メインシャフトの間に配置されるリングと、前記スリーブに前記リングを固定するための環状のナットと、を備え、前記スリーブまたは前記ナットの外面は、円錐面として形成された加圧面を備え、それぞれの前記リングセグメントは、円筒面の一部として形成され前記メインシャフトの内面によって支持される被支持面と、前記加圧面を構成する円錐面と等しい頂角を有する円錐面の一部として形成された受圧面と、軸線を含む第１の平面に平行かつ当該第１の平面からそれぞれ第１の距離を隔てた平面として形成された１対の側面と、軸線を含み前記第１の平面に垂直な第２の平面からそれぞれ第２の距離を隔てた平面として形成された１対の端面と、を備え、前記被支持面は、前記リングセグメントの円筒状のリム部の外面の少なくとも一部によって形成されており、前記受圧面は、前記リングセグメントの円筒状のボア部の内面の少なくとも一部によって形成されており、前記メインシャフトは、前記装置が配置される位置よりも内径の小さい小径部を有し、前記１対のリングセグメントの前記ボア部の外面に連結用リングが回し掛けられることにより、前記１対のリングセグメントの前記端面同士が互いに接触している状態において、前記被支持面を構成する前記円筒面の径は、前記装置が配置される位置における前記メインシャフトの内径と等しく、且つ、前記第２の平面に垂直な方向における前記装置の投影形状に外接する円の径は、前記小径部における前記メインシャフトの内径より小さい。

本開示の第２の態様のセンターベントチューブ支持装置において、前記スリーブ及び前記リングセグメントのうち、第１の部品には位置決めピンが固定され、第２の部品には切欠きが設けられており、前記位置決めピン及び前記切欠きは、協働して前記スリーブと前記リングセグメントの周方向の相対移動を規制するように構成されている。

１センターベントチューブ支持装置
１０スリーブ
２０リング
２２リングセグメント
２４（リングセグメントの）ボア部
２４ｉ（ボア部の）内面（受圧面）
２６（リングセグメントの）リム部
２６ｏ（リム部の）外面（被支持面）
３０ナット
３０ｏ（ナットの）外面（加圧面）
ＴＦターボファンエンジン
ＬＳ低圧シャフト（メインシャフト）
ＣＶＴセンターベントチューブ

Claims

ターボファンエンジンの中空のメインシャフトの内部にセンターベントチューブを支持するための装置であって、
前記センターベントチューブの外面と接触する内面を有する環状のスリーブと、
１対のリングセグメントから成り、前記スリーブと前記メインシャフトの間に配置されるリングと、
前記スリーブに前記リングを固定するための環状のナットと、を備え、
前記スリーブまたは前記ナットの外面は、円錐面として形成された加圧面を備え、
それぞれの前記リングセグメントは、
円筒面の一部として形成され前記メインシャフトの内面によって支持される被支持面と、
前記加圧面を構成する円錐面と等しい頂角を有する円錐面の一部として形成された受圧面と、
軸線を含む第１の平面に平行かつ当該第１の平面からそれぞれ第１の距離を隔てた平面として形成された１対の側面と、
軸線を含み前記第１の平面に垂直な第２の平面からそれぞれ第２の距離を隔てた平面として形成された１対の端面と、を備え、
前記被支持面は、前記リングセグメントの円筒状のリム部の外面の少なくとも一部によって形成されており、
前記受圧面は、前記リングセグメントの円筒状のボア部の内面の少なくとも一部によって形成されており、
前記メインシャフトは、前記装置が配置される位置よりも内径の小さい小径部を有し、
前記１対のリングセグメントの前記ボア部の外面に連結用リングが回し掛けられることにより、前記１対のリングセグメントの前記端面同士が互いに接触している状態において、前記被支持面を構成する前記円筒面の径は、前記装置が配置される位置における前記メインシャフトの内径と等しく、且つ、前記第２の平面に垂直な方向における前記装置の投影形状に外接する円の径は、前記小径部における前記メインシャフトの内径より小さい、装置。
前記スリーブ及び前記リングセグメントのうち、第１の部品には位置決めピンが固定され、第２の部品には切欠きが設けられており、前記位置決めピン及び前記切欠きは、協働して前記スリーブと前記リングセグメントの周方向の相対移動を規制するように構成されている、請求項１に記載の装置。