JPH0133643B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可動翼を備えた流体機械の翼角制御装
置に関するものである。

従来翼角制御用操作軸の作動手段としては一般
に主軸上に主軸と同芯に油圧シリンダを設けて油
圧シリンダのピストンと翼角制御用操作軸を連結
した如き構成がとられていた。しかし、このよう
な油圧駆動装置の場合には油圧供給装置、翼角制
御の為のフイードバツク機構などを備える必要が
あり装置は大型複雑化し、かつ油圧シールの問題
があつた。それゆえに比較的小型の流体機械の翼
角制御には機械的駆動装置が用いられることが多
い。

第１図は機械式翼角制御装置の従来例である。
中空の主軸１内に翼角制御用操作軸２を貫通させ
て設け、主軸１の外周に主軸１と一体に回転する
と共に軸方向には前記操作軸２と一体的に結合さ
れ、カツプリング９上で摺動自在な滑りリングａ
を嵌装し、この滑りリングａに対して回転自在で
かつケーシングｂに対して軸方向に摺動自在な円
筒状の駒ｃを軸受ｅ，ｄを介して設け、駒ｃの周
囲におねじを設け、これと係合するめねじを有し
ケーシングｂに対して回転自在なウオームホイー
ルｆとウオームホイールｆとかみ合う操作入力軸
上に設けられたウオームギヤｇとから構成されて
おり、特公昭58−6078号公報に記載され公知であ
る。

この装置はウオームギヤｇを回転させることに
よつてウオームホイールｆを駒ｃの周りに回転さ
せ、その回転運動をねじ対偶を用いて駒ｃの軸方
向運動に変換させて軸受ｄ，ｅを介して滑りリン
グａに伝え翼角制御用操作軸２に軸方向移動量及
び翼角操作力を伝達するものであるが翼角操作力
としての大きな推力がウオームホイールｆのねじ
及びウオームホイールｆを支持している軸受ｈに
作用する為に、ウオームホイールｆを回転させる
のに必要なトルクはウオームホイールｆのねじ部
における前記推力に対する回転方向摩擦力と主軸
１中心に対する半径との積、軸受ｈにおける前記
推力に対する回転方向摩擦力と主軸１中心に対す
る半径との積及び軸受箱ｃの回り止め用スライド
キーｉに作用する回転方向力に対して生じる軸方
向摩擦力に相等するトルクの総和となり、ウオー
ムホイールｆを回転させる為に高トルクの操作用
駆動機が必要となり該駆動機が大型化し、かつ高
価になるという欠点がある。

また、前記ウオームホイールｆは軸受材として
適当な材質で製作される為、ねじ及び歯面の強度
が弱いという欠点がある。

そこで第１図においてウオームホイルｆを駒と
しウオームホイルｆから軸受を介して滑りリング
ａを移動するようにして駒ｃをケーシングｂに固
定してしまうことは容易に考えられるが、そうす
ると翼角操作によりウオームホイルｆは軸方向に
移動するため、ケーシングｂ側に軸承されている
ウオームギヤｇを主軸軸方向に移動しなければな
らず、ウオームホイルｆを回転附勢する駆動手段
のウオームギヤ装置が複雑となる。

更に第１図においてケーシングｂを主軸１と共
に回転する形式にすると軸受ｈとウオームホイル
ｆは運転中静的押圧力で圧し合うだけであること
は容易に考えられるが、ウオームｇ及びウオーム
ｇの駆動装置が主軸２を中心に共回りしないため
にはウオームｇをウオームホイルｆに対して脱着
可能としなければならないという問題点が発生す
る。そしてそのため(1)運転中は翼角制御ができな
い。(2)ウオームｇの位置が移動するため、その移
動装置及びウオームｇの駆動装置が必要となり、
ウオームｇとその駆動装置の関係が複雑となる欠
点がある。

このように従来例は主軸軸方向の翼角操作力を
ケーシング側で受けるものと主軸上で受けるもの
とがあり、主軸上で受けるものは駒ｃ相当のもの
を用いるのが一般であるが駒ｃの回転附勢手段に
ウオームギヤ装置を用いるとウオームギヤ装置が
複雑となる。

本発明は上述したような機械式操作による従来
例の翼角制御装置が大径部分の複数個所で翼推力
を受けて翼角制御される構造を改め、且つ、駒の
回転附勢手段が簡単な構造となり、操作力の少な
い機械式翼角制御装置を提供することを目的とす
る。

本発明は可動翼を備えた流体機械の中空の主軸
中に翼角制御用操作軸を貫通させて設け、該操作
軸を軸方向に移動させることに依つて翼角度を制
御する装置であつて、ケーシングに固定した主軸
と同心で主軸が挿通しねじを備えたペデスタル
と、ペデスタルのねじと係合するねじを備え軸受
を介して滑りリングに対して回動自在で軸方向に
連結され操作駆動手段に回動附勢されるように連
結された駒と、翼角制御用操作軸に剛に連結され
た滑りリングと、駒を回動附勢する操作駆動手段
を備えた流体機械の翼角制御装置において、駒を
回動附勢する操作駆動手段は駒に固定された受動
側平歯車と、該受動側平歯車と常時かみ合い、ケ
ーシングに軸承された駆動側平歯車と、ケーシン
グに固定され駆動側平歯車を駆動する原動機と、
原動機から駆動側平歯車に動力を伝える動力伝動
装置を備えた可動翼を備えた流体機械の翼角制御
装置である。

以下本発明の実施例を図面に従つて説明する。
第２図は縦断面図、第３図は第２図の一部の平面
断面図である。可動翼を備えた流体機械の中空の
主軸１の内部には翼角制御用操作軸２が軸方向移
動自在に挿通している。この翼角制御用操作軸２
には図示されないが可動翼に連結された直接の操
作部材が係合される。翼角制御用操作軸２は円板
形のクロスヘツド３に嵌入し、かつ翼角制御用操
作軸２にねじ込まれた軸ナツト４に依り固定され
ている。クロスヘツド３の円周上で軸方向の孔に
複数の連結棒５が嵌入し、連結棒５にねじ込まれ
たナツト６に依り固定されている。連結棒５はカ
ツプリング９を軸方向移動自在に貫通し、カツプ
リング９上に軸方向にのみ移動可能に滑入した滑
りリング１０に接続されている。滑りリング１０
は駒１２に対して軸方向移動しないように、かつ
回転自在に軸受１１を介して結合されている。平
歯車（すぐ歯及びはす歯を含む。以下符号にかゝ
わらず同じ。）１３はキー１４を介して駒１２に
嵌入し、かつ駒１２に固定した押え板１５に依り
駒１２に固定されている。駒１２には主軸１と同
心のめねじ１２ａが切られ、該めねじ１２ａがケ
ーシング１７上に固定して設けられ中心孔を主軸
１が挿通するペデスタル１６のおねじ１６ａと係
合している。平歯車１９は後述されるように軸方
向移動しないように軸承された翼角操作入力軸２
０に固定され、平歯車１３とかみ合つている。ま
た、平歯車１３は平歯車１９とかみ合いながら軸
方向に移動するから常時かみ合いを保つ為、平歯
車１９の歯幅は平歯車１３の軸方向移動量を考慮
した長さとなつている。即ち図示の如く平歯車１
９の歯幅を平歯車１３の移動範囲にわたつて平歯
車１３，１９がかみ合うように大きくする。或は
逆に平歯車１３の歯幅を広くして平歯車１９の幅
を強度上必要な幅としてもよく、第４図に示すよ
うに翼角操作入力軸２０と平歯車１９をスプライ
ン結合して、平歯車１３，１９を同幅とし、平歯
車１９の両側につば１９ａを固定してつば１９ａ
で平歯車１３を挾んで平歯車１３の移動に伴つて
平歯車１９をスプライン軸上をすべるようにして
もよい。また、平歯車１９のすべり機構としてス
プラインの代りにすべりキー、ボールスプライン
などを用いてもよい。

カツプリング９はキー７を介して主軸１に嵌入
され、かつ主軸１にねじ込まれた軸ナツト８に依
り軸方向に締切られて主軸１に固定されており、
主動力の伝達を行なつている。

カツプリング９には相手のカツプリング２１が
固定され、動力伝達軸２２がカツプリング２１と
固定されていて主軸１と動力伝達軸２２は連結さ
れている。動力伝達軸２２は水車では出力軸であ
り、ポンプでは入力軸となる。

ペデスタル１６に固定されカツプリング９とは
すきまをおいた油封材３２により油槽が設けら
れ、ケーシング内の軸受１１，２５，２９、ねじ
１２ａ，１６ａ、各歯車１３，１９，２６，２７
等が油浴潤滑されるようになつている。ケーシン
グ１８とカツプリング２１には夫々円筒部分です
きまをおいて係合する軸封部材２３，２４が固定
されている。

操作用の翼角操作入力軸２０はケーシング１８
に軸受２５により回転自在に支持され、該軸２０
の軸端には小傘歯車２６とかみ合う傘歯車２７が
固定されている。操作用の原動機２８に一端が連
結され、ケーシング１８に軸受２９により支持さ
れた操作駆動軸３１の他端に小傘歯車２６が固定
されている。

つぎに本発明の翼角制御装置の作用を説明す
る。可動翼を有する流体機械の運転中は常に主軸
１やカツプリング９，２１、動力伝達軸２２と共
に翼角制御用操作軸２、軸ナツト４、クロスヘツ
ド３、連結棒５、ナツト６及び滑りリング１０等
が一体で回転するが軸受１１に依り回転自在であ
り、駒１２はペデスタルのおねじ１６ａと駒のめ
ねじ１２ａの螺合面で翼の推力を担持して軸推力
のみを支持し回転しない。つまり翼角制御用操作
軸２は軸方向に移動しないので翼角度は一定に保
たれる。

翼角制御を行なう場合には操作用の原動機２８
を附勢して操作駆動軸３１を回転し、傘歯車対２
６，２７を介して翼角操作入力軸２０を回転させ
る。平歯車１９は平歯車１３を介して駒１２を回
転させる。駒１２の回転運動は駒１２のめねじ１
２ａとペデスタル１６上のおねじ１６ａに依り軸
方向運動に変換され、軸受１１を介して滑りリン
グ１０をカツプリング９上で軸方向に滑動させ、
連結棒５、クロスヘツド３を介して翼角制御用操
作軸２を軸方向に移動させ翼角度が変化する。
尚、平歯車１３は平歯車１９とかみ合いながら軸
方向に移動するのであるが操作力に基づく歯荷重
に対する軸方向の摩擦抵抗のみであり軸方向の力
は極めて小さい力である。第４図のような場合は
スプラインの摩擦抵抗となり、つば１９ａと平歯
車１３間の摩擦力損失となる。

本発明では第２図に示す駒１２をケーシングに
対して主軸軸方向移動可能なねじ対偶で担持し、
駒１２が回転しながら軸方向に移動するようにし
たことに依つて、第１図に示す従来例のウオーム
ホイールｆ用軸受ｈ及び軸受箱ｃの回り止め用ス
ライドキーｉが不必要となつた。したがつて、第
２図において翼角操作の為に平歯車１３を回転さ
せるのに必要なトルクは駒のめねじ１２ａとペデ
スタルのおねじ１６ａの翼角操作力に対する回転
方向摩擦力と主軸中心に対する半径の積のみとな
る。尚、ペデスタル１６上のねじ部の主軸中心に
対する半径も従来例と比較して小さくなるので、
翼角操作の為に必要なトルクが従来例の約1/3以
下となり翼角操作用駆動機の低トルク、小形化が
計れかつ安価となる。

また、本発明では歯車やねじに軸受材料を用い
る必要がなく強度の大きい材質を用いて小形化、
高信頼性を得ることができる。

主軸上で翼角操作力を支持し、且つウオーム歯
車装置でのウオームとウオームホイルの脱着によ
る駒の回動附勢手段の複雑化は避けられ、運転中
も翼角操作ができる。

以上のとおり本発明は駒を回動附勢する操作駆
動手段は駒に固定された受動側平歯車と、該受動
側平歯車と常時かみ合い、ケーシングに軸承され
た駆動側平歯車と、ケーシングに固定され駆動側
平歯車を駆動する原動機と、原動機から駆動側平
歯車に動力を伝える動力伝動装置を備えた可動翼
を備えた流体機械の翼角制御装置としたから翼角
操作力が主軸上で担持されたものにおいて駒の回
動附勢手段が構造簡単となり、静止中、運転中に
かゝわらず翼角操作ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の縦断面図、第２図は本発明の
実施例の縦断面図、第３図は操作駆動装置を示す
第２図の一部平面断面図、第４図は第２図の一部
を示す他の実施例の縦断面図である。 １……主軸、２……翼角制御用操作軸、３……
クロスヘツド、４……軸ナツト、５……連結棒、
６……ナツト、７……キー、８……軸ナツト、９
……カツプリング、１０……滑りリング、１１…
…軸受、１２……駒、１２ａ……めねじ、１３…
…平歯車、１４……キー、１５……押え板、１６
……ペデスタル、１６ａ……おねじ、１７，１８
……ケーシング、１９……平歯車、２０……翼角
操作入力軸、２１……カツプリング、２２……動
力伝達軸、２３，２４……軸封部材、２５……軸
受、２６，２７……傘歯車、２８……原動機、２
９……軸受、３１……操作駆動軸、３２……油封
材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可動翼を備えた流体機械の中空の主軸中に翼
   角制御用操作軸を貫通させて設け、該操作軸を軸
   方向に移動させることに依つて翼角度を制御する
   装置であつて、ケーシングに固定した主軸と同心
   で主軸が挿通しねじを備えたペデスタルと、ペデ
   スタルのねじと係合するねじを備え軸受を介して
   滑りリングに対して回動自在で軸方向に連結され
   操作駆動手段に回動附勢されるように連結された
   駒と、翼角制御用操作軸に剛に連結された滑りリ
   ングと、駒を回動附勢する操作駆動手段を備えた
   流体機械の翼角制御装置において、駒を回動附勢
   する操作駆動手段は駒に固定された受動側平歯車
   と、該受動側平歯車と常時かみ合い、ケーシング
   に軸承された駆動側平歯車と、ケーシングに固定
   され駆動側平歯車を駆動する原動機と、原動機か
   ら駆動側平歯車に動力を伝える動力伝動装置を備
   えた可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置。