JPH0520572B2 - - Google Patents

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JPH0520572B2
JPH0520572B2 JP62224219A JP22421987A JPH0520572B2 JP H0520572 B2 JPH0520572 B2 JP H0520572B2 JP 62224219 A JP62224219 A JP 62224219A JP 22421987 A JP22421987 A JP 22421987A JP H0520572 B2 JPH0520572 B2 JP H0520572B2
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JP
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gear
mating
internal
rotating
teeth
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Batoraa Roorensu
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General Electric Co
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General Electric Co
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Publication date
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Publication of JPH0520572B2 publication Critical patent/JPH0520572B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D7/00—Rotors with blades adjustable in operation; Control thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/30—Blade pitch-changing mechanisms
    • B64C11/32—Blade pitch-changing mechanisms mechanical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D2027/005—Aircraft with an unducted turbofan comprising contra-rotating rotors, e.g. contra-rotating open rotors [CROR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/74—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis perpendicular the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/76—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H2001/2881—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion comprising two axially spaced central gears, i.e. ring or sun gear, engaged by at least one common orbital gear wherein one of the central gears is forming the output
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は全般的にガスタービン機関の推進羽
根のピツチを変更する機構、更に具体的に云え
ば、無ダクト形ガスタービン機関のフアン羽根に
対するピツチ変更機構に関する。
発明の背景 一般的にガスタービン機関はガス発生器を持
ち、これは機関の中を後向きに流れる空気を圧縮
する圧縮機と、圧縮された空気に燃料を混合して
点火し、高エネルギ・ガス流を形成する燃焼器、
及びガス流によつて駆動されて、圧縮機を駆動す
る回転子を駆動する様に接続されたタービンで構
成されている。更に多くの機関は、ガス発生器よ
り後方に配置されていて、ガス流からエネルギを
抽出して、ヘリコプタの推進装置、無ダクト形タ
ーボフアン・エンジン及びターボプロツプ・エン
ジンに見られる様な可変ピツチ羽根を持つ回転負
荷を駆動する、動力タービンと呼ばれる２番目の
タービンがある。
上に述べたターボフアン及びターボプロツプ・
エンジンに対する最近の改良が、1982年11月１日
に出願された係属中の米国特許出願通し番号第
437923号に記載されている様な無ダクト形フア
ン・エンジンである。無ダクト形フアン・エンジ
ンでは、動力タービンが反対廻りの回転子及びタ
ービン羽根を含み、それが動力タービンに対して
半径方向に配置された無ダクト形フアン羽根を反
対廻りに駆動する。
無ダクト形フアン・エンジンのフアン羽根は、
最適の性能が達成される様に可変ピツチの羽根で
ある。運転中、特定の運転条件に合う様に、羽根
のピツチを変更することにより、エンジンの燃料
効率を高めることが出来る。
従来の装置では、不動の部材の周りに同心に配
置された回転部材に結合されるフアン羽根のピツ
チを変えようとする時、歯車装置に結合された軸
受装置により、ピツチを変える。この様な１つの
機構が、1984年９月４日に出願された係属中の米
国特許出願通し番号第647283号に記載されてい
る。その出願では、動力タービンの静止支持構造
の内側に取付けた流体圧アクチユエータによつて
フアン羽根のピツチを変える。アクチユエータか
らの動きが、最初に軸受系統によつて回転部材に
伝達され、その後回転部材に取付けられた歯車及
びリンク機構からなる系統によつて羽根に伝達さ
れる。この様なピツチ変更機構を使う場合の１つ
の欠点は、機構の重量であると考えられる。エン
ジンが推力を発生している時、特定のピツチ羽根
を保つと共に、推進羽根のピツチを変える為に
は、大きな作動力が必要である。この作動力を軸
受、歯車及びリンク機構を介して羽根に伝達しな
ければならないから、軸受、歯車及びリンク機構
も、実質的に撓み又は変形を伴わずに、この力を
伝達するのに十分な頑丈さを持つていなければな
らない。機構の撓み又は変形があれば、系統に遊
びが生じ、その為、フアン羽根が回転する時に若
干はためきを生じ、更にエンジンに捩れ不平衡を
招く原因にもなり得る。機構を十分頑丈にする為
には、その質量を大きくしなければならない。こ
の機構の重量が回転部材に付加わることにより、
回転部材を廻すのに必要な慣性が増加する為、装
置の効率に悪影響があることがある。従来の羽根
ピツチ変更機構の別の欠点は、機構に対する接近
のし易さであると思われる。機構の大部分は動力
タービンの不動構造内に組込まれている。この部
分に接近する為には、動力タービンを通抜けなけ
ればならない。その為、機構の場所から、接近並
びに保守が非常に困難になる。従来の羽根ピツチ
変更機構の別の欠点は、機構の疲労性であると考
えられる。機構が、複数個のラツクを対応する複
数個のピニオン歯車に接続したものを用いてい
る。ラツクによつてピニオン歯車を位置ぎめする
ことにより、羽根のピツチを変える。任意の所定
のラツク及びピニオンに対し、ピニオンの内の歯
車の歯が僅か数個しか、ラツクの数個の歯と噛合
わない。従つて、特定の羽根のピツチを保つのに
必要な力全体を、この様に噛合う歯で支えなけれ
ばならない。通常の飛行中並びにエンジンの通常
の運転中、羽根のピツチ角は比較的安定にとゞま
る。従つて、上に述べた僅かな噛合う歯は疲労し
たり、並びに／又は破損するが、他の歯は殆んど
疲労がないことがある。
発明の要約 この発明の目的は、無ダクト形フアン・エンジ
ンで推進羽根のピツチを変更する装置として、従
来の上に述べた不利な又は望ましくない特徴並び
にその他の欠点を解決した改良された装置を提供
することである。この発明の別の目的は、重量が
比較的軽い羽根のピツチを変更する装置を提供す
ることである。この発明の別の目的は、接近し易
い羽根のピツチを変更する装置を提供することで
ある。この発明の別の目的は、特定の羽根のピツ
チを維持する為の力が多数の歯車の歯にわたつて
分布している様な、羽根のピツチを変える装置を
提供することである。この発明の上記並びにその
他の特徴、目的及び利点は、一部分は明らかであ
ろうし、一部分は以下の説明から明らかになろ
う。
１実施例では、この発明はプロペラ駆動のガス
タービン機関で羽根のピツチを変更する装置を対
象とする。この機関は回転構造と、この回転構造
から半径方向外向きに伸びる複数個の可変ピツチ
推進羽根とを持つている。回転構造を推進羽根に
結合する複数個の歯車を回転することにより、羽
根のピツチを変える。第１の歯車が１つの推進羽
根と同軸に結合されており、この為、回転構造に
対する第１の歯車の角変位により、推進羽根の角
変位が生ずる。第２の歯車が第１の歯車に回転結
合され、第１の歯車及び第２の歯車の内の一方が
第１の内歯歯車であり、第１の歯車及び第２の歯
車の他方が第１の相手歯車である。第１の内歯歯
車が第１の相手歯車に対して偏心配置になつてい
て、第１の相手歯車よりも歯数が多く、両方の歯
車の歯は噛合う様な寸法になつている。第３の歯
車が第２の歯車に堅固に結合されている。第４の
歯車が回転構造に堅固に結合されると共に、第３
の歯車に回転結合されていて、第３の歯車及び第
４の歯車の内の一方が第２の内歯歯車であり、第
３の歯車及び第４の歯車の内の他方が第２の相手
歯車である。第２の内歯歯車が第２の相手歯車に
対して偏心配置になつていて、第２の相手歯車よ
りも歯数が多く、第２の内歯歯車及び第２の相手
歯車の両方の歯は噛合う様な寸法になつている。
更に装置が、夫々第１歯車及び第４の歯車に対し
て、第２の歯車及び第３の歯車を偏心して回転さ
せる機構を持ち、この為第１の歯車が第４の歯車
に対して角変位する。
次にこの発明を図面について説明する。図面全
体にわたり、対応する部分には同じ参照数字を用
いている。こゝで説明する例はこの発明の好まし
い１実施例であるが、この例示をこの発明の範囲
を制約するものと解してはならない。
好ましい実施例の詳しい説明 第１図及び第２図に無ダクト形フアン（UDF）
ジエツト・エンジン２０を示す。このエンジンは
動力タービン２５の半径方向外側に配置された前
側及び後側の反対廻りの推進羽根２２，２４を有
する。動力タービン２５が第１及び第２の反対廻
りの回転子２６，２８と、夫々第１及び第２の回
転子２６，２８に結合された第１及び第２の反対
廻りのタービン羽根３０，３２とを有する。前側
及び後側プロペラ２２，２４が第１及び第２の回
転子２６，２８に夫々結合されていて、それと一
緒に回転する。第１の回転子２６が中空静止構造
３４の周りに配置されていて、第１の軸受３６に
より、静止構造３４に対して回転自在に接続され
ている。第２の回転子２８も静止構造３４の周り
に配置されていて、第２の軸受３８を介して第１
の回転子２６に対して回転自在に結合されてい
る。外側シユラウド又はナセル４０が回転子２
６，２８を囲み、推進羽根２２，２４がナセル４
０より半径方向外側に配置されている。ナセル４
０が第１のスリーブ４０ａを持ち、これが前側推
進羽根２２に結合されて、それと共に回転可能で
あると共に、第２のスリーブ４０ｂを持ち、これ
が後側推進羽根２４に結合されて、それと共に回
転可能である。ナセル４８の目的は、推進羽根２
２，２４の性能を最適にする為の適正な空気流特
性を持たせることである。更にエンジン２０が、
第１及び第２の回転子２６，２８を通る様に形成
された環状ガス流路４２を持つている。エンジン
２０の中をガス流路４２へ通過する空気が圧縮さ
れ、加熱されて、全体を矢印４４で示す高エネル
ギ（高い圧力／高い温度）のガス流を形成する。
この高エネルギ・ガス流４４が第１及び第２の回
転子２６，２８の中を流れて、反対廻りのタービ
ン羽根３０，３２を回転し、夫々反対廻りの推進
羽根２２，２４を駆動する。
無ダクト形フアン・エンジン２０の性能を更に
最適にする為に、推進羽根２２，２４のピツチを
変えることが望ましい。各々の前側推進羽根２２
はピツチ変更軸線４６を持ち、各々の後側推進羽
根２４はピツチ変更軸線４８を持ち、これらの軸
線の周りに羽根２２，２４のピツチを変えること
が出来る。推進羽根２２，２４のピツチは、各々
の推進羽根２２，２４に結合された、全体を参照
数字１０で示すピツチ変更機構によつて変える。
説明を判り易くする為、以下、前側推進羽根２２
に対するピツチ変更機構１０だけを説明する。然
し、後側推進羽根２４のピツチを変える為に同様
なピツチ変更機構を用いることが出来ることは云
うまでもない。
次に第３図乃至第５図について全般的に説明す
ると、この発明の１形式のピツチ変更機構１０が
示されている。推進羽根２２から半径方向内向き
に羽根根元部分５０が伸びており、これがトラニ
オン５２に固着される。トラニオン５２が第１の
回転子２６に枢着されていて、第１の回転子２６
に対してトラニオン５２を角変位させると、即
ち、トラニオン５２をエンジン２０の半径の周り
に回転すると、推進羽根２２のピツチが変わる様
になつている。この発明のピツチ変更機構１０
が、トラニオン５２に同軸に結合された第１の相
手歯車６０、その内面に沿つて同軸に配置された
第１及び第２の内歯歯車６４，６６を持つ環体６
２、及び第１の回転子２６に堅固に結合されてい
て第１の相手歯車６０と同軸の第２の相手歯車６
８を含む。第１の内歯歯車６４が第１の相手歯車
６０の周りに半径方向に配置されていて、第１の
相手歯車６０よりも歯数が多く、両方の歯車６
０，６４の歯は噛合う様な寸法になつている。更
に、第２の内歯歯車６６が第２の相手歯車６８の
周りに半径方向に配置されていて、第２の相手歯
車６８よりも歯数が多く、第２の内歯歯車６６及
び第２の相手歯車６８の両方の歯は噛合う様な寸
法になつている。環体６２及び関連する内歯歯車
６４，６６が、相手歯車６０，６８の周りに偏心
して回転し、第１の相手歯車６０が第２の相手歯
車６８に対して角変位（回転）する様になつてい
る。第１の相手歯車６０が羽根根元部分５０に堅
固に結合されていて、第２の相手歯車が第１の回
転子２６に結合されているから、第１の相手歯車
が第２の相手歯車６８に対して角変位すると、推
進羽根２２のピツチが変わる。
次に第２図と共に第３図及び第４図について具
体的に説明すると、ピツチ変更機構１０が更に詳
しく示されている。トラニオンが第１の回転子２
６の一部分に対して、周知の適当なころ軸受５４
及びスラスト軸受５６によつて取付けられてい
る。軸受５４，５６がトラニオン５２を第１の回
転子２６に接続し、この為、トラニオン５２が第
１の回転子２６に対し旋回して、羽根２２のピツ
チを変えることが出来る。第１の相手歯車６０は
平歯車であつて、トラニオン５２の基部の周りに
同軸に固定することが好ましい。第２の相手歯車
６８が第１の回転子２６に堅固に固定されてい
て、第１の回転子２６に対し、第１の相手歯車６
０より半径方向内側に配置されている。第２の相
手歯車６８も平歯車であつて、第１の相手歯車６
０と同軸であることが好ましい。環体６２と共に
第１及び第２の内歯歯車又は環状歯車６２，６４
が、第１及び第２の相手歯車６０，６８を囲んで
いる。内歯歯車又は環状歯車は、定義により、そ
の内面に歯車の歯を持つ歯車である。第１の内歯
歯車６４及び第２の内歯歯車６６が、夫々第１の
相手歯車６０及び第２の相手歯車６８の周りに偏
心して配置されていて、第１の内歯歯車６４の一
部分にある歯が、第１の相手歯車６０の対応する
部分にある歯と噛合い、第２の内歯歯車６６の一
部分にある歯が第２の相手歯車の対応する部分に
ある歯と噛合う様になつている。第２の内歯歯車
６４が第２の相手歯車６８の周りに偏心して回転
する。第１の内歯歯車６４が第２の内歯歯車６６
に堅固に固定されているから、第１の内歯歯車６
４が第１の相手歯車６０の周りに回転する。内歯
歯車６４，６６を相手歯車６０，６８の周りに偏
心して回転させると、第１の相手歯車６０の歯数
に対する第１の内歯歯車６４の歯数の比（R1で
示す）が、第２の相手歯車６０の歯数に対する第
２の内歯歯車６２の歯数の比（R2と記す）と等
しくない場合にだけ、第１の相手歯車６０が第２
の相手歯車６８に対し回転する。然し、２つの歯
車比R1及びR2が等しければ、環体６２を２つの
相手歯車６０，６８の周りに偏心して回転させて
も、第１の相手歯車６０が第２の相手歯車６８に
対して回転せず、従つて推進羽根２２のピツチは
変わらない。
この歯車装置の動作原理を理解すれば、推進羽
根２２のピツチを変える為には、これらの比が異
なつていなければならないことが明らかになる。
第２の内歯歯車６６が第２の相手歯車６８よりも
歯数が多いから、第２の内歯歯車６６が第２の相
手歯車６８の周りに完全に１回転又は１つの軌道
を描く度に、第２の相手歯車６８は、第２の内歯
歯車６６と第２の相手歯車６８の間の歯数の差だ
け、第２の相手歯車６８より後退する。第１の内
歯歯車６４が第１の相手歯車６０の周りに完全に
１回転又は１つの軌道を描く度に、第１の相手歯
車６０は、第１の内歯歯車６４と第１の相手歯車
６０の間の歯数の差だけ、第１の内歯歯車６４よ
り進む。第２の相手歯車６８と第１の相手歯車６
０の間の減速比は、第１の相手歯車６０を完全に
１回転させる。即ち、360°回転させるのに必要な
環体６２の軌道サイクルの数と定義することが出
来る。減速比は次の式で表わされる。
Ｒ＝［１−（Nn2／Ni2）（Ni1／Nn1）］-1 こゝでＲが減速比であり、Nn1は第１の相手歯
車の歯数、Ni1は第１の内歯歯車６４の歯数、Ni2
は第２の内歯歯車６６の歯数、Nn2は第２の相手
歯車６８の端数である。
例として、第１の内歯歯車６４が54個の歯を持
ち、第１の相手歯車６０が52個の歯を持ち、第２
の内歯歯車６６が48個の歯を持ち、第２の相手歯
車６８が46個の歯を持つと仮定する。第２の内歯
歯車６６が第２の相手歯車６８の周りに軌道サイ
クルを描く度に、第２の内歯歯車６６の内の46個
の歯が第２の相手歯車６８の対応する歯と噛合
う。第２の内歯歯車６６は第２の相手歯車６８よ
りも歯数が２だけ多いから、第２の内歯歯車の２
つの歯が、各々の軌道サイクルで、第２の相手歯
車６８の歯と噛合わない。この為、第２の内歯歯
車６８が歯２個だけ、第２の相手歯車６８より後
退する。第２の内歯歯車６６には48個の歯がある
から、各々の歯が7.5°である。従つて、歯２個だ
け後退することは、15°の回転に対応する。第１
の内歯歯車６４が軌道サイクルを描く度に、第１
の内歯歯車６４の52個の歯が第１の相手歯車６０
の対応する歯と噛合う。第１の内歯歯車６４は第
１の相手歯車６０よりも２個だけ歯数が多いか
ら、第１の相手歯車６０の余分の２個の歯が、第
２の内歯歯車６６の各々の軌道サイクルで、第１
の内歯歯車６４の歯と噛合う。この為、第１の相
手歯車６０は、第１の内歯歯車６４に対し、歯２
個だけ、進む、即ち負に回転する。第１の内歯歯
車６４には54個の歯があるから、各々の歯が約
6.92°である。従つて、歯２個だけ進むことは、
約13.85°の正の回転に相当する。然し、第１の内
歯歯車６４は第２の内歯歯車６６と同軸に固定さ
れている。第２の内歯歯車６６が第２の相手歯車
６８に対して15°だけ角変位するから、第２の相
手歯車６８の周りの第２の内歯歯車６６の完全な
軌道サイクルにより、第１の相手歯車６０の周り
の345°の第１の内歯歯車の軌道になる。この為、
第２の相手歯車６８の周りの第２の内歯歯車６６
の完全な軌道サイクル毎に、第１の相手歯車６０
が第１の内歯歯車に対して、次の分だけ角変位す
る。
（13.85）（345／360）＝13.27° 従つて、各々の完全な軌道サイクルに対し、第１
の相手歯車６０が第２の相手歯車６８に対して、
次の分だけ角変位する。
15−13.27＝1.73° 環体６２の各々の完全な軌道サイクルにより、第
１の相手歯車６０が第１の回転子２６に対して
1.73°回転するから、第１の相手歯車６０及びそ
れに対応して推進羽根２２を360°回転するには、
208個の軌道サイクルが必要である。即ち、第１
の相手歯車６０に対する第２の相手歯車６８の減
速比Ｒは208である。この減速比Ｒは前に用いた
式により、次の様に計算することが出来る。
Ｒ＝［１−（Nn2／Ni2）（Ni1／Nn1）］-1 ＝［１−（46／48）（54／52）］-1 ＝208 第２の相手歯車６８と第１の相手歯車６０の間
に大きな減速比が存在することが好ましい。これ
までの式から明らかな様に、第１の歯車比R1が
第２の歯車比R2に近い場合、減速比が大きい。
然し、歯車比R1及びR2が同一であると、減速比
は無限大になる。減速比が大きいと、環体６２の
実質的な運動が第１の相手歯車６０及びそれに対
応する推進羽根２２の小さな回転に変換されるか
ら、ピツチ変更機構１０のスチフネスが実効的に
増加する。別の平歯車ではなく、内歯歯車を用い
て第１の相手歯車６０を回転することにより、多
数の歯車の歯が噛合い、推進羽根２２によつて第
１の相手歯車６０に伝達されるトルクが、僅か数
個の歯ではなく、多数の噛合う歯に分配される。
この為、各々の歯に対する応力及びそれに伴なう
疲労が減少する。更に、減速比が大きければ大き
い程、同時に噛合う歯の数が多く、歯車に伝達さ
れるトルクの分散が大きい。従つて、大きな減速
比により、歯車６０，６４，６６，６８の全体的
な疲労が減少する。
環体６２の偏心回転運動は、例えば流体圧モー
タ又は電動機の様なモータ７０と軸受とによつて
行なわれる。外レース７２が例えば玉軸受の様な
適当な軸受７４により、第１の回転子２６に回転
結合される。外レース７２が、環体６２を囲む様
な寸法の円形空所７６を持つている。適当な軸受
７８が外レース７２と環体６２の間に配置され
て、その間の摩擦を少なくすると共に、環体６２
が外レース７２に対して回転出来る様にする。円
形空所７６が外レース７２の回転の中心から偏心
して配置されていて、円形空所７６の偏心率が、
夫々対応する相手歯車６０，６８の周りの内歯歯
車６４，６６の偏心率に相当する様にする。第１
の回転子２６に対する外レース７２の回転によ
り、円形空所７６の偏心回転が生じ、外レース７
２が環体６２に半径方向の力を加えて、第２の内
歯歯車６６を第２の相手歯車６８の周りに回転さ
せると共に、第１の内歯歯車６４を第１の相手歯
車６０の周りに回転させる。例えば第１の傘歯車
の様な適当な歯車８０が、外レース７２の周りに
同心に配置され、それに堅固に結合される。モー
タ７０には、第１の傘歯車８０と噛合う様な寸法
の第２の傘歯車８２がある。モータ７０を第１の
回転子２６に固定して、第２の傘歯車の回転によ
つて、外レース７２の回転が生ずる様にする。こ
の為、この発明のピツチ変更機構１０は、回転運
動７０を推進羽根２２のピツチを変える運動に実
効的に変換する。
次に各々の推進羽根２２に対する羽根ピツチ角
を同期させる機構を、第３図及び第４図と共に第
５図について説明する。所定の羽根のレベルにあ
る各々の推進羽根２２に同一のピツチ変更機構１
０が結合されていることが好ましい。全ての羽根
の羽根ピツチ角の同期が、駆動軸８６が各々の推
進羽根２２のピツチ変更機構１０を同じ羽根の列
にある隣接した羽根２２に結合することよつて達
成される。各々の駆動軸８６の一端に第３の傘歯
車８８が堅固に接続されている。第３の傘歯車８
８は第１の傘歯車８０と噛合う様な寸法になつて
いて、第１の回転子２６に対して第１の傘歯車８
０が回転すると、駆動軸８６がその駆動軸線の周
りに回転する様になつている。各々の駆動軸８６
の傘歯車８８とは反対の端には万能継手９０があ
つて、隣接した駆動軸を結合する。駆動軸８６
は、各々の外レース７２が同時に回転すること、
従つて、各々の推進羽根２２に対するピツチの変
更が同時に行なわれることを保証する。第３の傘
歯車８８がそれと噛合う第１の傘歯車８０よりも
歯数が少ないと、駆動軸８６と第１の相手歯車６
０の間の減速比が、第２の相手歯車６８と第１の
相手歯車６０の間の減速比より大きい。第２の相
手歯車６８及び第１の相手歯車６０の間の減速比
が判つていれば、第１の相手歯車６０に対する駆
動軸８６の減速比は、第２の相手歯車６８と第１
の相手歯車６０の減速比を、第３の傘歯車８８に
対する第１の傘歯車８０の歯車比を乗ずることに
よつて決定することが出来る。この最後の減速比
が大きければ、推進羽根２２のピツチを僅かに変
える為に、駆動軸８６の縦軸線の周りの大きな回
転が必要である。従つて、対応する第１及び第３
の傘歯車８０，８８の間の遊び又はバツクラツシ
ユによる羽根のピツチの変動は無視し得る。
第２図に示す様に、この発明のピツチ変更機構
は羽根の根元５０に隣接して配置されていて、ガ
ス流路４２より外側にある。機構１０をこの様に
配置することにより、機構１０の手入れをするの
に動力タービン自体を通る必要がないから、接近
がし易い。この為、羽根ピツチ機構１０を手入れ
する時の時間並びに／又は費用が最小限に抑えら
れる。
本実施例によつてこの発明の原理が明らかにな
つたが、当業者には、特定の動作条件に適した構
造、配置、部分及び部品のいろいろな変更をこの
発明を実施するのに用いても、この発明の考えを
逸脱しないことが理解されよう。従つて、以上の
説明は、この発明を例示するものであつて、制約
するものではないこと、そして、この発明は特許
請求の範囲によつてその範囲が限定されることを
承知されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は無ダクト・フアン形ガスタービン機関
の斜視図、第２図は無ダクト・フアン形ガスター
ビン機関のタービン部分の一部分を断面で示した
側面図、第３図は第２図の拡大断面図で、回転構
造に結合された推進羽根を示す。第４図は第３図
の線４−４で切つた羽根ピツチ変更機構の平面断
面図、第５図はガスタービン機関の断面図で、羽
根の１列にある各々の推進羽根に結合された羽根
ピツチ変更機構を示している。 主な符号の説明、２２，２４……推進羽根、２
６，２８……回転子、３４……静止構造、４２…
…ガス流路、５０……根元部分、５２……トラニ
オン、６０，６４，６６，６８……歯車、８０，
８６……傘歯車。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 不動の部材と、 該不動の部材の周りに同軸に配置された第１及
    び第２の回転構造と、 該第１及び第２の回転構造と同軸の環状ガス流
    路と、 前記第１及び第２の回転構造に夫々取付けられ
    ていて、前記流路の中に入り込み、前記流路を通
    るガス流によつて、前記第１及び第２の回転構造
    を反対廻りに回転させる様にした複数個の第１及
    び第２の回転子羽根と、 夫々前記第１及び第２の回転構造に結合されて
    いて、それより半径方向外側に配置されている可
    変ピツチ推進羽根の前側及び後側の列と、 前記推進羽根の１つに同軸に結合されていて、
    当該第１の歯車が前記回転構造の半径の周りに角
    変位することによつて、該回転構造に対する該推
    進羽根のピツチが変わる様にした第１の歯車と、 該第１の歯車に回転結合されている第２の歯車
    と、 該第２の歯車に堅固に結合されている第３の歯
    車と、 前記回転構造に堅固に結合されると共に前記第
    ３の歯車に回転結合されている第４の歯車と、 前記第１の歯車及び前記第４の歯車に対して前
    記第２の歯車及び前記第３の歯車を偏心して回転
    させることによつて、前記第１の歯車が前記第４
    の歯車に対して角変位する様にする手段とを有
    し、 前記第１の歯車及び前記第２の歯車の内の一方
    は第１の内歯歯車であつて、前記第１の歯車及び
    前記第２の歯車の内の他方が第１の相手歯車であ
    り、前記第１の内歯歯車が前記第１の相手歯車に
    対して偏心配置になつていて、前記第１の相手歯
    車よりも歯数が多く、前記第１の内歯歯車及び前
    記第１の相手歯車の両方の歯が噛合う様な寸法に
    なつており、 前記第３の歯車及び前記第４の歯車の内の一方
    が第２の内歯歯車であつて、該第３の歯車及び第
    ４の歯車の内の他方が第２の相手歯車であり、該
    第２の内歯歯車は前記第２の相手歯車に対して偏
    心配置になつていて、該第２の相手歯車よりも歯
    数が多く、前記第２の内歯歯車及び前記第２の相
    手歯車の両方の歯が噛合う様な寸法になつている
    ガスタービン機関。 ２ 特許請求の範囲１に記載したガスタービン機
    関に於て、前記第１の歯車が前記第１の相手歯車
    であり、前記第２の歯車が前記第１の内歯歯車で
    あり、前記第３の歯車が前記第２の内歯歯車であ
    り、前記第４の歯車が前記第２の相手歯車である
    ガスタービン機関。 ３ 特許請求の範囲２に記載したガスタービン機
    関に於て、前記第１の相手歯車の歯数に対する前
    記第１の内歯歯車の歯数の比が、前記第２の相手
    歯車の歯数に対する前記第２の内歯歯車の歯数の
    比と等しくないガスタービン機関。 ４ 特許請求の範囲３に記載したガスタービン機
    関に於て、前記第１の相手歯車及び前記第２の相
    手歯車が互いに同軸に配置されているガスタービ
    ン機関。 ５ 特許請求の範囲４に記載したガスタービン機
    関に於て、前記第１の内歯歯車及び前記第２の内
    歯歯車が堅固な環体の中に同軸に配置されている
    ガスタービン機関。 ６ 特許請求の範囲５に記載したガスタービン機
    関に於て、前記回転させる手段が、 前記回転構造に回転結合された外レースと、 前記回転構造に対して前記外レースを回転させ
    る手段とで構成されており、 前記外レースは該外レースの回転に対して偏心
    した円形空所を持ち、該円形空所は前記環体を囲
    む様な寸法であつて、この為、前記外レースの回
    転が前記円形空所を偏心して回転させて、該外レ
    ースが前記環体に半径方向の力を加えて、前記第
    ２の内歯歯車を前記第２の相手歯車の周りに回転
    させると共に、前記第１の内歯歯車を前記第１の
    相手歯車の周りに回転させる様になつているガス
    タービン機関。 ７ 特許請求の範囲６に記載したガスタービン機
    関に於て、前記環体及び外レースの間にあつて、
    その間の摩擦を少なくする軸受手段を有するガス
    タービン機関。 ８ 特許請求の範囲６に記載したガスタービン機
    関に於て、前記外レースを回転させる手段が、 前記外レースの周りに半径方向に配置された第
    ５の歯車と、 前記回転構造に固定されると共に前記第５の歯
    車に結合されていて、該第５の歯車を回転させる
    モータ手段とで構成されているガスタービン機
    関。 ９ 特許請求の範囲８に記載したガスタービン機
    関に於て、前記モータ手段が流体圧モータである
    ガスタービン機関。 １０ 特許請求の範囲８に記載したガスタービン
    機関に於て、前記第５の歯車が傘歯車であるガス
    タービン機関。 １１ 特許請求の範囲１０に記載したガスタービ
    ン機関に於て、１つの列にある全ての推進羽根の
    ピツチを同期させる手段を有するガスタービン機
    関。 １２ 不動の部材、該不動の部材の周りに同軸に
    配置された回転構造、該回転構造と同軸の環状の
    ガス流路と、前記回転構造に結合されていて、前
    記ガス流路に入り込み、該流路を通るガス流によ
    つて、回転構造を不動の部材に対して回転させる
    様な複数個の回転子羽根、及び前記回転構造に結
    合されていて、それより半径方向外側に配置され
    た複数個の可変ピツチ推進羽根を持つガスタービ
    ン機関で、前記環状ガス流路より半径方向外側に
    配置されていて前記推進羽根のピツチを変更する
    装置に於て、 １つの推進羽根に同軸に結合されていて、その
    為当該第１の歯車が回転構造の半径の周りに角変
    位することによつて推進羽根のピツチの変化が生
    ずる様にした第１の歯車と、 該第１の歯車に回転結合された第２の歯車と、 該第２の歯車に堅固に結合された第３の歯車
    と、 前記回転構造に堅固に結合されると共に前記第
    ３の歯車に回転結合された第４の歯車と、 前記第１の歯車及び前記第４の歯車に対して
    夫々前記第２の歯車及び前記第３の歯車を偏心し
    て回転させることによつて、前記第１の歯車が前
    記第４の歯車に対して角変位する様にする手段と
    を有し、 前記第１の歯車及び前記第２の歯車の内の一方
    が第１の内歯歯車であつて、該第１の歯車及び第
    ２の歯車の内の他方が第１の相手歯車であり、前
    記第１の内歯歯車が前記第１の相手歯車に対して
    偏心して配置されていて、該第１の相手歯車より
    も歯数が多く、前記第１の内歯歯車及び前記第１
    の相手歯車の両方の歯は噛合う様な寸法になつて
    おり、 前記第３の歯車及び前記第４の歯車の内の一方
    は第２の内歯歯車であつて、該第３の歯車及び第
    ４の歯車の内の他方が第２の相手歯車であり、該
    第２の内歯歯車が前記第２の相手歯車に対して偏
    心して配置されていて、該第２の相手歯車よりも
    歯数が多く、前記第２の内歯歯車及び前記第２の
    相手歯車の両方の歯が噛合う様な寸法になつてい
    る装置。 １３ 特許請求の範囲１２に記載した装置に於
    て、前記第１の歯車が前記第１の相手歯車を構成
    し、前記第２の歯車が前記第１の内歯歯車を構成
    し、前記第３の歯車が前記第２の内歯歯車を構成
    し、前記第４の歯車が前記第２の相手歯車を構成
    している装置。 １４ 特許請求の範囲１３に記載した装置に於
    て、前記第１の相手歯車の歯数に対する前記第１
    の内歯歯車の歯数の比が、前記第２の相手歯車の
    歯数に対する前記第２の内歯歯車の歯数の比と等
    しくない装置。 １５ 特許請求の範囲１４に記載した装置に於
    て、前記第１の相手歯車及び前記第２の相手歯車
    が互いに同軸に配置されている装置。 １６ 特許請求の範囲１５に記載した装置に於
    て、前記第１の内歯歯車及び前記第２の内歯歯車
    が堅固な環体の中に同軸に配置されている装置。 １７ 特許請求の範囲１６に記載した装置に於
    て、前記回転させる手段が、 前記回転構造に回転結合された外レースと、 前記回転構造に対して前記外レースを回転させ
    る手段とで構成されており、 該外レースは該外レースの回転に対して偏心し
    た円形空所を持ち、該円形空所は前記環体を囲む
    様な寸法であつて、この為、前記外レースが回転
    することによつて、前記円形空所の偏心した回転
    を生じて、前記外レースが前記環体に半径方向の
    力を加えて、前記第２の内歯歯車を前記第２の相
    手歯車の周りに回転させると共に前記第１の内歯
    歯車を前記第１の相手歯車の周りに回転させる様
    になつている装置。 １８ 特許請求の範囲１７に記載した装置に於
    て、前記環体及び外レースの間にあつて、その間
    の摩擦を少なくする軸受手段を有する装置。 １９ 特許請求の範囲１７に記載した装置に於
    て、前記外レースを回転させる手段が、 該外レースの周りに半径方向に配置された第５
    の歯車と、 前記回転構造に固定されると共に前記第５の歯
    車に結合されていて該第５の歯車を回転させるモ
    ータ手段で構成されている装置。 ２０ 特許請求の範囲１９に記載した装置に於
    て、前記モータ手段が流体圧モータである装置。 ２１ 特許請求の範囲１９に記載した装置に於
    て、前記第５の歯車が傘歯車である装置。 ２２ 特許請求の範囲２１に記載した装置に於
    て、全ての推進羽根のピツチを同期させる手段を
    有する装置。 ２３ 回転構造、及び該回転構造から半径方向外
    側に伸びる複数個の可変ピツチ推進羽根を持つガ
    スタービン機関で、前記推進羽根のピツチを変更
    する装置に於て、 １つの推進羽根に同軸に結合されていて、当該
    第１の歯車が前記回転構造の半径の周りに角変位
    することによつて前記推進羽根のピツチの変化を
    生ずる様な第１の歯車と、 該第１の歯車に回転結合された第２の歯車と、 該第２の歯車に堅固に結合された第３の歯車
    と、 前記回転構造に堅固に結合されると共に前記第
    ３の歯車に回転結合された第４の歯車と、 前記第１の歯車及び前記第４の歯車に対して
    夫々前記第２の歯車及び前記第３の歯車を偏心し
    て回転させることによつて、前記第１の歯車が前
    記第４の歯車に対して角変位する様にする手段と
    を有し、 前記第１の歯車及び前記第２の歯車の内の一方
    が第１の内歯歯車であつて、前記第１の歯車及び
    前記第２の歯車の内の他方が第１の相手歯車であ
    り、前記第１の内歯歯車が前記第１の相手歯車に
    対して偏心して配置されていて、前記第１の内歯
    歯車及び前記第１の相手歯車の両方の歯が噛合う
    様な寸法になつており、 前記第３の歯車及び前記第４の歯車の内の一方
    が第２の内歯歯車であつて、該第３の歯車及び第
    ４の歯車の内の他方が第２の相手歯車であり、該
    第２の内歯歯車が前記第２の相手歯車に対して偏
    心配置されていて、前記第２の相手歯車よりも歯
    数が多く、前記第２の内歯歯車及び前記第２の相
    手歯車の両方の歯が噛合う様な寸法になつている
    装置。 ２４ 特許請求の範囲２３に記載した装置に於
    て、前記第１の歯車が前記第１の相手歯車を構成
    し、前記第２の歯車が前記第１の内歯歯車を構成
    し、前記第３の歯車が前記第２の内歯歯車を構成
    し、前記第４の歯車が前記第２の相手歯車を構成
    する装置。 ２５ 特許請求の範囲２４に記載した装置に於
    て、前記第１の相手歯車の歯数に対する前記第１
    の内歯歯車の歯数の比が、前記第２の相手歯車の
    歯数に対する前記第２の内歯歯車の歯数の比に等
    しくない装置。 ２６ 特許請求の範囲２５に記載した装置に於
    て、前記第１の相手歯車及び前記第２の相手歯車
    が互いに同軸に配置されている装置。 ２７ 特許請求の範囲２６に記載した装置に於
    て、前記第１の内歯歯車及び前記第２の内歯歯車
    が堅固な環体の中に同軸に配置されている装置。 ２８ 特許請求の範囲２７に記載した装置に於
    て、前記回転させる手段が、 前記回転構造に回転結合された外レースと、 前記回転構造に対して前記外レースを回転させ
    る手段とで構成されており、 該外レースは該外レースの回転に対して偏心し
    た円形空所を持ち、該円形空所は前記環体を囲む
    様な寸法であつて、この為前記外レースの回転に
    よつて前記円形空所の偏心した回転を生じて、前
    記外レースが前記環体に半径方向の力を加えて、
    前記第２の内歯歯車を前記第２の相手歯車の周り
    に回転させると共に前記第１の内歯歯車を前記第
    １の相手歯車の周りに回転させる様にした装置。 ２９ 特許請求の範囲２８に記載した装置に於
    て、前記環体と外レースの間にあつて、その間の
    摩擦を少なくする軸受手段を有する装置。 ３０ 特許請求の範囲２８に記載した装置に於
    て、前記外レースを回転させる手段が、 前記外レースの周りの半径方向に配置された第
    ５の歯車と、 前記回転構造に固定されると共に前記第５の歯
    車に結合されていて、該第５の歯車を回転させる
    モータ手段で構成されている装置。 ３１ 特許請求の範囲３０に記載した装置に於
    て、前記モータ手段が流体圧モータで構成される
    装置。 ３２ 特許請求の範囲３０に記載した装置に於
    て、前記第５の歯車が傘歯車である装置。 ３３ 特許請求の範囲３２に記載した装置に於
    て、全ての推進羽根のピツチを同期させる手段を
    有する装置。
JP62224219A 1986-09-09 1987-09-09 ガスタービン機関のファン羽根ピッチ変更機構 Granted JPS63129132A (ja)

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