JPS5855339B2 - 差動歯車装置を有するピッチ変更装置 - Google Patents

差動歯車装置を有するピッチ変更装置

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JPS5855339B2
JPS5855339B2 JP50093002A JP9300275A JPS5855339B2 JP S5855339 B2 JPS5855339 B2 JP S5855339B2 JP 50093002 A JP50093002 A JP 50093002A JP 9300275 A JP9300275 A JP 9300275A JP S5855339 B2 JPS5855339 B2 JP S5855339B2
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アラン シユヴアルツ ロバート
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United Technologies Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • 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
    • YGENERAL 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
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可変ピッチファン或いはプロペラに係り、特
にそのピッチ変更装置に係る。
可変ピッチファン推進機、特にユナイテッド・エアクラ
フトのハミルトン・スタンダード・デイヴイジョンによ
り開発され、一般にQ−F a nTM推進機と称され
ているものの出現により、ピッチ変更運動を行う現行の
方法の一つはハーモニックドライブを含むロークリアク
チュエータによっている。
このロークリアクチユニークへのピッチ変更のための入
力は、多くの場合ナセル内に配置された固定ステーショ
ンより伝達されるが、これは明らかに回転境界面を横切
らなければならない。
この回転境界面を横切ってピッチ変更のための操作力の
伝達を達成する一つの可能な方法は差動歯車列を用いる
ことである。
差動歯車列は、ファンのすべての運転作動中に回転し、
しかもこの回転は負荷状態の下に行われる。
一方、ロークリアクチュータークの作動は実際にピッチ
変更が行われる時のみであり、これ以外の時にはローク
リアクチュエータは静的に保たれる。
そのため、典型的な装置に於けるロークリアクチュエー
タは僅かに20時間の作動寿命を有していれば良いのに
対し差動歯車は約1000時間の作動寿命を有していな
ければならない。
この技術の分野に於ては周知であり、また米国特許第3
,647,320号に例示されている如く、差動歯車装
置は典型的には互いに向い合せに並んで装着された遊星
歯車列を用いており、その一つが他方に対する基本参照
位置を与えるようになっている。
本発明者は、上記の如き従来の装置に於ける二組の歯車
列のうちの一組の歯車列を除去することにより、歯車、
支持構造、軸受その他の部材の数を減らすことができる
ことを見出した。
即ち、差動歯車装置の半分を構成するサンギヤ、リング
ギヤ及びプラネタリピニオンが本発明により除去される
しかしこのことは、ファンの減速歯車装置としての歯車
列が存在しており、ファンの減速歯車装置とブレードピ
ッチ変更のための差動歯車装置とが同じ減速比を有して
いる時のみ可能である。
本発明の一つの目的は、既存のファン或いはプロペラ減
速ギヤボックスが利用できる場合に、ピッチ変更機構と
関連する差動歯車装置の一組の遊星歯車列を除去するこ
とにより、可変ピッチブレードを有する推進機の信頼性
を増大しつつ、その重量、寸法及びコストを低減するこ
とである。
本発明のその他の特徴及び利点は以下に添付の図を参照
して行われる本発明の実施例についての説明より明らか
となるであろう。
米国特許第3,647,320号及び米国特許第3.9
02,822号に記述されている如く、可変ピッチファ
ンの固定部及び回転部の間の境界面は差動装置によって
与えられており、この差動装置は前記米国特許第3,9
02,822号の場合にはハーモニックアクチュエータ
を駆動するようになっている。
何れの場合にも、差動装置は互いに向い合って配置され
た遊星歯車列を含んでおり、その一つが他方に対する基
準参照位置からのずれを示すようになっている。
この種の機構に対する本発明の一つの典型的な適用例が
第1図に示されている。
これはダクト付きファン推進機の概略図であり、複数個
の周方向に隔置されたベーン18によりエンジンケース
に支持されたダクト16内にて回転駆動される複数個の
可変ピッチブレード14を有するファン12がエンジン
10により駆動されるようになっている。
この可変ピッチダクト付きファンの作動は当業者にとっ
ては良く知られているところであり、ここではその詳細
な説明は省略する。
本発明はその回転境界面の構造に係るものであり、特に
第2図に示されているピッチ変更機構の差動歯車装置に
係る。
図示の如く、ブレード14の軸或いは根元部20はハブ
22に形成された開口内に延びており、軸受球24によ
りピッチ変更運動ができるように回転可能に支持されて
いる。
ハブ22は軸受26及び28により航空機のナセルの如
き固定部材30より回転可能に支持されており、ブレー
ド14に作用する半径方向荷重及び推力荷重はこれらの
軸受を経て固定部材30により受けられるようになって
いる。
ハブ22は、エンジンによりその駆動軸32から、該駆
動軸の中心軸線の周りにスプライン係合されたサンギヤ
34と、固定部材30より回転式に支持されたプラネタ
リギヤ36(一つのみが示されている)と、ハブ22に
一体に形成されたリングギヤ38とからなる減速歯車機
構を経て駆動されるようになっている。
可変ピッチブレード14のピッチ変更は、図にて40に
て全体的に示されたピッチ変更入力接続装置を経て行わ
れる。
このピッチ変更入力接続装置40に於て、固定部材30
より支持された軸42が回転されると、同じく固定部材
30より支持された傘歯車44が回転し、該傘歯車は同
じく固定部材30より軸受50を経て駆動軸30に同心
に回転可能に支持された傘歯車48をそれと連結された
箔体46と共に回転駆動する。
箔体46は遊星歯車装置の一部であり、本発明によれば
、従来二組の遊星歯車装置が用いられていたのに比して
、只−組の遊星歯車装置のみが用いられている。
この遊星歯車装置は、スプラ1ン56によりサンギヤ3
4に駆動結合されることにより駆動軸32より回転1駆
動される軸54上に設けられたサンギヤ52と、ローラ
軸受59により箔体46のスタブ軸60の周りに回転可
能に支持されたプラネタリギヤ58と、64にて全体的
に示されたノ\−モニツクドライブの内周縁部に固定さ
れたリングギヤ62とからなっている。
内園に於てはプラネタリギヤ58はその一つのみが示さ
れている。
この場合、サンギヤ52、プラネタリギヤ58、リング
ギヤ62よりなる遊星歯車装置に於ける各歯車の歯数の
比は、エンジンにより駆動される駆動軸32よりハブ2
2を駆動するためのサンギヤ34、プラネタリギヤ36
、リングギヤ38よりなる遊星歯車装置の各歯車の歯数
の比と同じになるように選定されている。
従って、軸42を経てピッチ変更入力が入力されておら
ず、箔体46が固定部材30に対し回転されてない時に
は、駆動軸32の回転によってハブ22とリングギヤ6
2とは同一の回転速度にて回転する。
ピッチ変更入力接続装置40を経てリングギヤ62に対
し与えられた回転変位は、必ずしもそれに限られるもの
ではないが、64にて全体的に示されたハーモニックド
ライブを経て可変ピッチブレード14へ伝えられる。
ハーモニックドライブなる装置は、例えば米国特許第3
,902,822号に於てその一例が詳細に説明されて
いる如く、それ自身周知の装置であり、非常に大きい減
速比による減速を達成するに適した変速装置である。
ハーモニックドライブ64は、楕円形の外周縁形状を有
するボールベアリングのインナレース66と、該インナ
レースに沿って受けられた多数のボール67と、これら
のボールに対するアウタレースを構成しハブ22より接
続リング70を経て支持された可撓性の筒体68により
支持された可撓性の環状部材69と、可撓性の筒体68
の外周に沿って形成されたスプライン外歯71と、該ス
プライン外歯71と噛合うスプライン内歯73を備えた
剛固なリングギヤ72とを含んでいる。
この場合、スプライン内歯73の歯数はスプライン外歯
71の歯数より1〜3個程度の僅かの歯数だけ多い歯数
を有しており、スプライン外歯γ1がインナース66の
楕円形状に沿って楕円形状に変形されていることにより
、該楕円形状の長軸に沿う近傍にてのみスプライン外歯
71とスプライン内歯73との間に噛合いが達成されて
いる。
かかる構成により、アウタレース69とインナレース6
6の間に相対的回転が生ずると、楕円形に変形されたス
プライン外歯71とスプライン内歯73との間に於ける
歯の噛合い領域がスプライン内歯73の周縁に沿って移
動し、その際スプライン外歯71の歯数とスプライン内
歯73の歯数の間に差があることから、その差に相当す
るだけ両者間の噛合い位置に相対的変位が生ずる。
即ち例えばスプライン外歯71の歯数とスプライン内歯
γ3の歯数の間に2歯数の差があると、スプライン外歯
T1の楕円形状の先端部に対応する噛合い部がスプライ
ン外歯71に沿って一周すると、筒体68とリングギヤ
72の間にはスプライン歯の2歯に相当する角度だけ相
対的変位が生ずる。
尚かかるハーモニックドライブのより詳細な構造につい
ては、もし必要ならば、前記米国特許第3,902,8
22号を参照されたい。
以上の如き構成によれば、軸42の回転としてピッチ変
更入力接続装置40へ入力された入力ピッチ変更信号は
、傘歯車44及び箔体46の回転を経て筒体68及びそ
れに連結されたアウタレース69に対するインナレース
66の相対的回転変位を生せしめ、これによってスプラ
イン内歯73に対するスプライン外歯71の楕円状変形
の位置を変え、スプライン外歯71とスプライン内歯T
3の間に相対的回転変位を生ぜしめ、筒体68即ちハブ
22に対するリングギヤ72の回転変位を生せしめる。
ハブ22に対するリングギヤ72の相対的回転変位が生
ずると、この回転はリングギヤ72と一体に構成された
傘歯車74と可変ピッチブレード14の根本部20に回
転方向に対し固定された傘歯車76との噛合いを経てブ
レード14をその中心軸線の周りに回動せしめ、可変ピ
ッチブレード14のピッチ変更を生せしめる。
この場合の可変ピッチブレード14のピッチ変更方向は
勿輪軸42の回転として入力されるピッチ変更入力の回
転方向によって変えられ、軸42が一方向へ回転される
と可変ピッチブレードのピッチは進み側に変更され、ま
た軸42が反対の方向へ回転されると可変ピッチブレー
ド14のピッチは遅れ側へ変更される。
以上の構成から゛明らかな如く、本発面によれは、サン
ギヤ52、プラネタリギヤ59、リングギヤ62よりな
る一組の遊星歯車装置が従来の装置に於ける二組の遊星
歯車装置と同じ機能を果しており、これによって一組の
遊星歯車装置が省略されるだけでなく、そのための支持
機構も省略される。
かくして差動装置に於ける歯車及びそのための軸受の数
が半減されることにより、可変ピッチファンに於けるピ
ッチ変更装置のコスト、重量、複雑さが低減され、また
その信頼性も向上する。
本発明が図示の実施例のみ限られるものではなく、本発
明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者に
とって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は典型的なダクト付きファン推進機を一部断面に
て示す側面図である。 第2図は本発明によるピッチ変更装置の一つの実施例の
詳細を示す一部断面による側面図である。 10・・・・・・エンジン、12・・・・・・ファン、
14・・・・・・可変ピッチブレード、16・・・・・
・ダクト、18・・・・・・ベーン、20・・・・・・
ブレードの根元部、22・・・・・・ハブ、24・・・
・・・軸受球、26,28・・・・・・軸受、30・・
・・・・固定部材、32・・・・・・駆動軸、34・・
・・・・サンギヤ、36・・・・・・プラネタリギヤ、
38・・・・・・リングギヤ、40・・・・・・ピッチ
変更入力接続装置、42・・・・−・軸、44・・・・
・・傘歯車′、46・・・・・・筆体、48・・・・・
・傘歯車、50・・・・・・軸受、52・・・・・・サ
ンギヤ、54・・・・・・軸、56・・・・・・スプラ
イン、58・・・・・・プラネタリギヤ、59・・・・
・・ローラ軸受、60・・・・・・スタブ軸、62・・
・・・・リングギヤ、64・・・・・・ハーモニックド
ライブ、66・・・・・・インナレース、67・・・・
・・ボール、68・・・・・・可撓性筒体、69・・・
・・・叶撓性アウタレース、70・・・・・・接続リン
グ、71・・・・・・可撓性スプライン外歯、72・・
・・・・リングギヤ、73・・・・・・剛性スプライン
内歯、74,76・・・・・・傘歯車。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 中心軸線を有する固定部材と、前記中心軸線に沿っ
    て配置された駆動軸と、前記中心軸線に沿って前記固定
    部材により回転可能に支持されその周りに可変ピッチブ
    レードを支持するバブと、前記駆動軸より前記バブへあ
    る減速比にて回転動力を伝達する歯車列を含むギヤボッ
    クスとを有するファン或いはプロペラに於ける前記可変
    ピッチブレードのためのピッチ変更装置に於て、前記中
    心軸線の周りに前記駆動軸より駆動されるサンギヤと前
    記中心軸線の周りに前記バブより回転可能に支持された
    リングギヤと前記サンギヤと前記リングギヤの間に噛み
    合わされた一組のプラネタリギヤと前記中心軸線の周り
    に回転可能に前記固定部材より支持され前記プラネタリ
    ギヤを回転可能に支持する筆体とからなる差動歯車装置
    にして前記固定部材に対し前記筆体が回転していないと
    き前記サンギヤと前記リングギヤの間の減速比が前記駆
    動軸と前記バブの間の減速比と同じである如き差動歯車
    装置と、前記筆体を前記中心軸線の周りに前記固定部材
    に対し選択的に回転変位せしめる手段と、前記固定部材
    に対し前記筆体が回転変位されることによる前記バブに
    対する前記リングギヤの回転変位を前記可変ピッチブレ
    ードのピッチ変更運動に変換する手段とを有することを
    特徴とするピッチ変更装置。 2 中心軸線を有する固定部材と、前記中心軸線に沿っ
    て配置された駆動軸と、前記中心軸線に沿って前記固定
    部材により回転可能に支持されその周りに可変ピッチブ
    レードを支持するバブと、前記駆動軸より前記バブへあ
    る減速比にて回転動力を伝達する歯車列を含むギヤボッ
    クスとを有するファン或いはプロペラに於ける前記可変
    ピッチブレードのためのピッチ変更装置に於て、前記中
    心軸線の周りに前記1駆動軸より1駆動されるサンギヤ
    と前記中心軸線の周りに前記バブより回転可能に支持さ
    れたリングギヤと前記サンギヤと前記リングギヤとの間
    に噛み合わされた一組のプラネタリギヤと前記中心軸線
    の周りに回転可能に前記固定部材より支持され前記プラ
    ネタリギヤを回転可能に支持する筆体とからなる差動歯
    車装置にして前記固定部材に対し前記筆体が回転してい
    ないとき前記サンギヤと前記リングギヤの間の減速比が
    前記1駆動軸と前記バブの間の減速比と同じである如き
    差動歯車装置と、前記筆体を前記中心軸線の周りに前記
    固定部材に対し選択的に回転変位せしめる手段と、前記
    固定部材に対し前記筆体が回転変位されることによる前
    記バブに対する前記リングギヤの回転変位を前記可変ピ
    ッチブレードのピッチ変更運動に変換する手段とを有し
    、前記歯車列は前記駆動軸により前記中心軸線の周りに
    回転駆動されるサンギヤと前記バブより前記中心軸線の
    周りに同心に支持されたりングギャと前記サンギヤと前
    記リングギヤの間に噛み合わされそれぞれそれ自身の軸
    線の周りに回転可能に前記固定部材により支持された一
    組のプラネタリギヤとを含み、前記歯車列における前記
    サンギヤの歯数に対する前記リングギヤの歯数の比は前
    記差動歯車装置に於ける前記サンギヤの歯数に対する前
    記リングギヤの歯数の比に等しいことを特徴とするピッ
    チ変更装置。
JP50093002A 1974-07-31 1975-07-30 差動歯車装置を有するピッチ変更装置 Expired JPS5855339B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US493933A US3904315A (en) 1974-07-31 1974-07-31 Pitch change signal means with differential gearing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5141117A JPS5141117A (ja) 1976-04-06
JPS5855339B2 true JPS5855339B2 (ja) 1983-12-09

Family

ID=23962321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP50093002A Expired JPS5855339B2 (ja) 1974-07-31 1975-07-30 差動歯車装置を有するピッチ変更装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US3904315A (ja)
JP (1) JPS5855339B2 (ja)
FR (1) FR2280811A1 (ja)
GB (1) GB1516364A (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
US3904315A (en) 1975-09-09
JPS5141117A (ja) 1976-04-06
FR2280811B1 (ja) 1979-05-11
GB1516364A (en) 1978-07-05
FR2280811A1 (fr) 1976-02-27

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