JPH0365494A - ブレードピッチ変換装置 - Google Patents

ブレードピッチ変換装置

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JPH0365494A
JPH0365494A JP2105116A JP10511690A JPH0365494A JP H0365494 A JPH0365494 A JP H0365494A JP 2105116 A JP2105116 A JP 2105116A JP 10511690 A JP10511690 A JP 10511690A JP H0365494 A JPH0365494 A JP H0365494A
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JP
Japan
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pitch
blade
linear actuator
blade pitch
annular
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JP2105116A
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Inventor
Jerome G Duchesneau
ジョローム ジイ.デュチェスニュ
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RTX Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
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Publication date
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D7/00Rotors with blades adjustable in operation; Control thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/30Blade pitch-changing mechanisms
    • B64C11/32Blade pitch-changing mechanisms mechanical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/74Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis perpendicular the rotor centre line
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/76Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources

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  • Transmission Devices (AREA)
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  • Wind Motors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野 ] この発明は、可変ピッチプロペラのプロペラブレードの
位置決め、すなわち、プロペラブレードのピッチを変換
するピッチ変換装置に関するものである。
[従来の技術及び発明が解決しようとする課題]一般的
な航空機用可変ピッチプロペラ装置は、エンジンにより
駆動される回転/%ブに設けられた複数のブレードの各
ブレード軸を中心とするピッチを調整するように構成さ
れている。このような装置に関しては、たとえば、米国
特許第4,523.891号に開示されたものがある。
この装置は、プロペラの回転軸に設けられた回転ハブ内
にピッチ調整リンケージ及びピッチ調整機構を有する構
成となっている。
また、近年の超高バイパス比ターボファンエンジンも可
変ピッチファンブレードを有しており、種々の作動環境
に効果的に対応できる構成となっている。この装置は、
前方にブースター圧縮機を有しており、このブースター
圧縮機は、プFベラ軸に沿って流れるエンジン作動ガス
の流れを環状に形成する可変ピッチファンの上流におい
て、可変ピッチファンブレードの半径方向内側に配置さ
れている。このようなプロペラ装置は、通常、プロペラ
ブレードを支持する環状ハブを有しており、この環状ハ
ブは半径方向内側に設けられたベアリング等に固定され
た複数のラジアルストラットを介して作動ガスの外側に
位置するようにエンジン軸に支持されている。
従来の可変ピッチ変換装置はエンジン軸に隣接して配置
されており、機械的なリンク構造、または、その他のブ
レードピッチ調整構造を有し、環状に流れる作動ガス流
内で半径方向へ向けて配置されいる。したがって、作動
ガスの流れの抵抗となりエンジン効率を低下させている
。また、ピッチ変換装置を軸方向中心に配置するその他
の従来の装置においても、比較的大きな機構を必要とす
るためにエンジン構造が規制され、半径方向の内側に配
置する利点が生かされない構造となっている。
そこで、この発明は、複数のプロペラブレードを支持す
る環状ハブ内において作動ガスの環状ガス流の外側に配
置可能なプロペラブレードのピッチを変換するピッチ変
換装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段 〕 上上記層を解決するためにこの発明によれば、環状回転
ハブの円周に支持された複数のプロペラブレードのブレ
ードピッチを変えるピッチ変換装置であって、前記プロ
ペラブレードと連結する環状部材と、前記環状部材を所
望する方向に回転させてブレードピッチを変えるりンア
アクチュエータと、前記リニアアクチュエータと連結し
、リニアアクチュエータの動きに連動して所定の軌道上
を移動するピッチ固定手段とから構成され、前記環状部
材、リニアアクチュエータ、ピッチ固定手段を前記環状
回転ハブ内の円周近傍に配置し、前記軌道上に前記ピッ
チ固定手段の移動量を規制する第1及び第2ストッパを
所定間隔離間させて配置して前記リニアアクチュエータ
の動きを制限することにより、ブレードピッチの変換量
を制限するブレードピッチ変換装置が提供される。
[作  用  ] 上記した課題を解決する手段は以下のように作用する。
リニアアクチュエータの作動により、環状部材が移動し
て環状回転ハブに支持された各ブレードのブレードピッ
チが変換される。また、このリニアアクチュエータの動
きに応答してピッチ固定手段が所定軌道を移動し、この
所定軌道に設けられた第1及び第2ストッパに当接した
時にピッチ固定手段の動きが停止され、各ブレードのブ
レードピッチがこの位置で固定される。
[実施例] 以下、添付図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。
第1図は、超高バイパス比ガスタービンエンジンの部分
断面図である。このガスタービンエンジン10には、こ
の発明に係るピッチ変換装置が設けられている。ガスタ
ービンエンジン10は軸流ガスゼネレータを有しており
、このガスゼネレータは圧縮機12、燃焼室I4、及び
タービン16から概略構成されている。プロペラ22は
、ギヤボックス20を介して出力軸18により駆動され
、吸入空気を外部同軸シュラウド26を通して迂回させ
るように構成されている。
また、ガスタービンエンジン10は第1図にも示すよう
なブースタ圧縮機28を前方に有しており、プロペラ2
2を通過後に圧縮機12に流入する環状作動ガス30を
圧縮する。なお、周知のように、作動ガス30は、プロ
ペラ22の回転プロペラブレード32の半径方向内側を
通過するために、作動ガスの環状流路内での流れに影響
を与える他のプロペラ等はできるだけ設けない構成とす
ることが好ましい。
この発明に係るピッチ変換装置は、各プロペラブレード
32の基部において作動ガス30の流れの半径方向外側
に位置する環状プロペラハブ34内に配置されている。
したがって、環状ハブ34の内径は比較的大きく形成さ
れており、第1図に示すようにギヤボックス20から複
数の支持ストラット36を介して放射状に支持されてい
る。
第3図は、環状ハブ34の半径方向における断面図であ
り、この発明に係るピッチ変換装置の構成部品の配置関
係を示している。
第2図は、環状ハブ及びピッチ変換装置の円周方向にお
ける概略断面図あり、装置の各構成部品の相互関係を示
している。特に、各ブレード32と、これに対応する半
径方向内側に延びるスパン端部に設けられたセクターギ
ヤ38の断面形状を示している。セクターギヤ38はリ
ングギヤ40の内側で相互にかみ合っており、リングギ
ヤ40が移動することにより、各セクターギヤ38が駆
動されて全プロペラブレード32が回動する。その結果
、各ブレードのピッチは現在のエンジン状態に適した角
度に設定される。リングギヤ40は、このリングギヤの
接線方向に配置されたリニアアクチュエータにより駆動
される。すなわち、この発明に係る装置においては、ボ
ールねじ42及びステアラップリンク46を介してリン
グギヤ40に連結された移動部材44から構成されるね
じ型のアクチュエータにより駆動される。したがって、
ボールねじ42が回転すると、移動部材44は回動自在
に支持されたステアラップ46により円周方向に回転す
るリングギヤ40の接線方向へ移動する。
ボールねじ42は、変速ギヤボックス52及びベベルギ
ヤ54を介して油圧モータ50により駆動される。なお
、この油圧モータ50は、油圧ライン56及び58を介
して供給される油圧油により回転するように構成されて
いる。油圧モータ50は、軽量構造となっており、高回
転で比較的低トルクを発生して変速ギヤボックス52及
びボールねじ42による機械的な構成によりリングギヤ
40を駆動するようになっている。なお、油圧油は、以
下に詳細に説明する制御バルブ60により油圧モータに
供給されるようになっている。
この発明に係るピッチ変換装置の主な特徴は、ピッチ変
換装置の構成部品のいずれかが作動しなかった場合に、
各プロペラブレードをその現在位置において固定するこ
とである。このようにプロペラブレードを固定すること
により、ピッチ変換装置の構成部品が作動しなかった場
合でも、各ブレードの始動角度がずれてしまう危険性を
回避することができる。このようなブレードの固定は、
ウオームギヤ66とこれに対応するベベルギャ68を介
してボールねじ42とにかみ合うウオームねじ64とか
ら構成されるピッチロック62により行われる。このピ
ッチロック62は、両端部に設けられた第1及び第2ピ
ツチストッパ70及び72間において移動することがで
きるようになっている。このようにピッチロック62の
移動区間を制限することにより、ボールねじ42の回転
を規制してリングギヤ40とブレード32の移動量を制
限する。
ピッチロック62は、ピッチ変換モータ74によりギヤ
78を介してウオームねじとともに駆動される(第2位
置入力)。ピッチロック62は、内部にスプラインを形
成したギヤ77内に、摺動自在に設けられた外部スプラ
イン75を有している。なお、ギヤ77はベアリング7
3により支持されているので、ピッチロック62の長手
方向への動きを規制することなくピッチロック62及び
ウオームねじ64を回転させることができる。したがっ
て、ボールねじ42による第1位置決め人力とピッチ変
換モータ74による第2位置決め人力の双方により、ピ
ッチロック62のピッチロックストッパ70及び72間
における位置が決定される。
ピッチロック62は、油圧ライン56及び58を介して
油圧モータ50への油圧油の供給を制御する油圧制御バ
ルブ60に隣接して配置されている。油圧制御バルブ6
0は”ベータバルブと称されるもので、ピッチロックス
トッパ70と72の中間に規定される所定のゼロ位置か
らのピッチロックの動きに応答し、その移動量に応じた
油圧油を油圧モータ50へ供給するように構成されてい
る。そして、油圧モータ50は油圧制御バルブ60によ
り制御されて、ボールねじ42を回転させる。したがっ
て、各ブレードピッチはピッチロックの移動量に応じて
変換されるとともに、ベベルギヤ6gとつt−ムギャ6
6が駆動されピッチロック62は再びゼロ位置まで移動
する。
次に、この発明に係るピッチ変換装置の作用を説明する
定常状態においては、ピッチロック62を所定のゼロ位
置に保持するように制御バルブ60は油圧モータ50に
油圧油を供給する。したがって、ボールねじ42、移動
部材44及びリングギヤ40は固定されて各ブレード3
2の始動角度が保持される。なお、ブレード32の実際
のピッチは、移動部材44に固定されたフィードバック
変換器76により航空機の操縦士によって測定すること
ができる。
各ブレード32の共通ピッチを変換する場合には、最初
に、ピッチ変換モータ74を作動させてピッチロック6
2を回転させ、ピッチストッパ70及び72のいづれか
の方向へピッチロック62を移動させる第2位置人力が
行われる。このようにピッチロック62が移動すると、
制御バルブ60が作動して油圧モータ50を駆動し、ボ
ールねじ44及びウオームギヤ66が回転して、ピッチ
ロック62がゼロ位置に復帰する。ピッチ変換モータ7
4は、軽量構造となっており、ピッチロック62及びウ
オームスクリュウ64を回転させるに十分な比較的低出
力を発生するように構成されている。すなわち、油圧制
御バルブ60により油圧モータ50が制御されて、ブレ
ード32のピッチが保持されたり変換されたりする。油
圧制御バルブ60には、回転装置に油圧油を供給するも
のとして周知の種々の方法により機体から油圧油80を
供給することができる。また、ピッチ変換モータ74は
、導線82を介して非回転エンジンまたは航空機のその
他の構成機器から電気的な動力を得るように構成されて
いる。
モータまたはその他の制御装置のいずれかが作動しなか
った場合には、この発明に係るピッチ変換装置において
は、ボールねじ42及びリングギヤ40が固定されて、
各プロペラブレードはその現在位置に保持されるように
なる。たとえば、油圧供給ライン80内における圧力が
低下すると、移動部材44及びボールねじ44に作用す
るリングギヤ40からの作用力により油圧モータ50が
反転する。また、制御装置84により制御されるピッチ
変換モータ74が作動しなかった場合には、ピッチロッ
ク62は単に第1または第2ピッチロックストッパ70
及び72のいづれかの方向へ移動して、ボールねじ42
の動きを停止させる。したがって、ピッチ変換モータ7
4または制御装置84が作動しなかった場合には、ブレ
ードピッチは固定されることになる。
第3図は、環状ハブ34内に設けられた各構成部品の配
置を示している。環状ハブ34内には、対応するボール
ねじ42及び42°を駆動する2つの出力軸51a及び
51bを有するピッチ変換モータ50が設けられている
。第3図に示す配置構成から明らかなように、この発明
に係るピッチ変換装置においては、ボールねじ、移動部
材及びステアラップを図示するように油圧モータ50に
対して対称的に配置することにより、各構成部品による
に荷重負荷がハブ34の周辺において均等に分配される
なお、第3図では詳細を省略しであるが、実際は、ピッ
チ変換装置の構成部品は全円周にわたり対称的に配置さ
れている。すなわち、ボールねじ42、モータ軸51a
及び5 l b、ピッチロック62は、環状ハブ34内
においてその接線方向へ向けて取り付けられており、環
状ハブ全周にわたり対称的に配置されている。
油圧制御バルブ60は、第3図に示す環状ハブ34に回
動自在に取り付けられた湾曲レバー82を介してピッチ
ロック62に動きに応答して作動するように構成されて
いる。
上述したように、環状ハブ34の内径は、ガスゼネレー
タ11に流入する作動ガスの環状流及びギヤボックス2
0等の構成部品を収容できるように比較的大きく形成さ
れている。第1ボールねじ42と関連するフィードバッ
ク変換器76は、図示するように、第2ボールねじ42
°に対して均等に取り付けることが好ましい。また、第
3図に示すように油圧モータ、ギヤボックス及びボール
ねじ等を、各構成部品間における作用力及び負荷状態を
均等に配分し、半径方向においてコンパクトに配置する
ことが好ましい。環状ハブ34の周辺に配置されたアク
チュエータ42.44.46及び油圧モータ50を使用
することにより、上述したように、プロペラの回転バラ
ンスを保持するとともに、各構成部品の重量、寸法を軽
減し、所望する空間に取り付けることができるようにな
る。
第4図は、上記した環状ハブの断面を示す。各ブレード
32は、その長手軸86を中心にして回転するように取
り付けられており、第2図に示すセクターギヤ38を有
している。リングギヤ40は、ベアリング88により環
状ハブ34に支持されているために、ステアラブプリン
ク46を介して移動部材44の動きにしたがい円周方向
に移動する。
したがって、この発明によれば、超高バイパス比ファン
ガスタービンエンジン等に適用される環状ハブの制限さ
れた特定の形状内にフエールセイフピッチ変換装置を設
けることができる。
[発明の効果 ] この発明の特有の効果としては、プロペラブレードのピ
ッチ変換装置を上記構成とすることにより、作動ガスの
流れを阻止することなく環状回転ハブ内の限られた空間
に設置することが可能となる。また、装置の構成部品を
環状ハブ内の円周方向において対称的に配置することが
可能となるために、構成部品の荷重が円周方向において
均等に負荷されて環状ハブの回転バランスが保たれるよ
うになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に係る超高バイパスターボファンエ
ンジンを示す断面図である。 第2図は、この発明に係るピッチ変換装置の構成部品を
示す概略説明図である。 第3図は、環状ハブの半径方向に関する断面図であり、
この発明に係るピッチ変換装置を示している。 第4図は、第2図に示した環状ハブの軸方向に関する断
面図である。 1−1(p、仝

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)環状回転ハブの円周に支持された複数のプロペラ
    ブレードのブレードピッチを変えるピッチ変換装置であ
    って、 前記プロペラブレードと連結する環状部材と、前記環状
    部材を所望する方向に回転させてブレードピッチを変え
    るリニアアクチュエータと、前記リニアアクチュエータ
    と連結し、リニアアクチュエータの動きに連動して所定
    の軌道上を移動するピッチ固定手段とから構成され、 前記環状部材、リニアアクチュエータ、ピッチ固定手段
    を前記環状回転ハブ内に配置し、前記軌道上に前記ピッ
    チ固定手段の移動量を規制する第1及び第2ストッパを
    所定間隔離間させて配置して前記リニアアクチュエータ
    の動きを制限することにより、ブレードピッチの変換量
    を制限することを特徴とするブレードピッチ変換装置。
  2. (2)前記リニアアクチュエータは、前記環状回転ハブ
    内において接線方向に配置したボールねじと、このボー
    ルねじの回転により直線的に移動する移動部材とから構
    成され、油圧モータにより駆動されることを特徴とする
    請求項第1項記載のブレードピッチ変換装置。
  3. (3)前記ピッチ固定手段は、前記環状回転ハブ内にお
    いて接線方向に向けて配置され、前記リニアアクチュエ
    ータの移動に連動して前記第1及び第2ストッパ間を移
    動するウォームねじから構成されており、このウォーム
    ねじはピッチ変換アクチュエータにより駆動されるとと
    もに、前記油圧モータは油圧制御バルブにより制御され
    、前記ピッチ変換アクチュエータに応答して前記ウォー
    ムねじが前記第1及び第2ストッパ間に規定された所定
    位置から所定量移動し、この移動量に応じて前記油圧制
    御バルブを介して前記油圧モータが回転して前記ボール
    ねじが駆動され、このボールねじの動きに連動して前記
    ウォームねじが前記所定位置まで戻った時に、油圧制御
    バルブが前記油圧モータへの油圧油の供給を停止するこ
    とを特徴とする請求項第2項記載のブレードピッチ変換
    装置。
  4. (4)前記ピッチ変換アクチュエータは、前記ブレード
    ピッチを所望量変換させる制御モータであることを特徴
    とする請求項第3項記載のブレードピッチ変換装置。
  5. (5)前記油圧制御バルブは、前記油圧モータと油圧源
    間に配置され、前記ウォームねじの移動方向に応じて前
    記油圧モータ及びボールねじの回転方向を制御するとと
    もに、前記ウォームねじを前記第1及び第2ストッパ間
    の所定位置に選択的に保持することを特徴とする請求項
    第4項記載のブレードピッチ変換装置。
JP2105116A 1989-04-21 1990-04-20 ブレードピッチ変換装置 Pending JPH0365494A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/342,002 US4934901A (en) 1989-04-21 1989-04-21 Pitch change actuation system
US342,002 1989-04-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0365494A true JPH0365494A (ja) 1991-03-20

Family

ID=23339920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2105116A Pending JPH0365494A (ja) 1989-04-21 1990-04-20 ブレードピッチ変換装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4934901A (ja)
EP (1) EP0394183B1 (ja)
JP (1) JPH0365494A (ja)
BR (1) BR9001830A (ja)
CA (1) CA2013856C (ja)
DE (2) DE69002523T2 (ja)
ES (1) ES2019846T3 (ja)

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