JPS6010198B2 - タ−ボフアンエンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明はガスタービンェンジンに関し、特にガスタービ
ンェンジンにおける可変ピッチファン勤翼用の作動機構
に関する。

発明の背景 航空機用ジェットエンジンの亜音遠性能はファンの使用
によって向上する。

このファンはエンジンのタービン部分に連結する軸を介
して駆動されて回転し、エンジン周囲に多量の空気を通
す。その結果エンジンの総合推力が増加する。実際には
「最近の典型的な商用ファンエンジンにおけるファンは
、エンジン圧縮器が吸引する空気よりも数倍も多い空気
を動かす。最近、ファン動翼のピッチを変えるため広範
な研究が行なわれるようになった。ファンを使用すれば
可変ピッチプロペラの諸利点の多くが得られると信じら
れている。なぜなら、事実上、ファンはシュラウド付き
プロペラに極めて類似するからである。従って、、騒音
低減、推力逆転、推力応答の改良、エンジンの全性能の
向上等、様々な面で性能向上を達成するため、高バイパ
ス比夕・‐ボフアンェンジンに可変ピッチファンを用い
ることが考慮されつつある。

例えば、完全に可逆の可変ピッチファンを短距離離着陸
型輸送機の高バイパス比エンジンに用いることが提案さ
れている。エンジン周囲を通る空気流（バイパス流）の
方向を変えるガスケード型およびターゲット型逆推力装
置では大形でしかも重いので、減速用推力を発生させる
代替手段を見いだすことが極めて望ましい。ファン敷翼
を通る空気流を逆方向に向けるようなポンプ作用を誘起
するファン動翼のピッチ逆転によって高バイパス比ファ
ンにおいてかなりの逆推力を得ることが可能である。ガ
スタービンェンジンに可変ピッチファンを用いることに
伴なう諸利点を認識すれば、ファン動翼ピッチを効率よ
く変える機構を開発することが必要となる。

また、無拘束制御をひき起すような故障が生じた際エン
ジンの破損を防ぐように前記の機構を抑止する手段を設
けることも考慮する必要がある。発明の目的 それゆえ、本発明の目的は、効率が良く、構造が簡単で
、故障の際の機構抑止用の制動装置を備える新規な改良
可変ピッチファン作動機構を提供することである。

本発明の他の目的は、通常の使用において予想される強
烈な遠心力と駆動荷重とに耐えうる軽量構造物を提供す
ることである。

前記およびその他の目的と利点は以下の例示的な詳述か
ら一層良く理解されよう。

発明の概要 要約すれば、上記の目的は、複数の可変ピッチ翼を備え
たファンディスク内にそれと協働する可変ピッチファン
作動装置を設けることによって達成される。

この作動措置は、一態様において、フアン回転速度に対
して比較的遅いかまたは早く駆動される中心軸（後述す
る実施例の「外軸」に相当するので、以下「外軸」とい
う）と、この外軸を入れ子式に（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ
ａｌｌｙ）園みそしてそれに対して回転と軸方向並進が
可能な第１のスリーブと、第１のスリーブの半径方向内
側においてこれに入れ子式に囲まれ且つ前記の外軸を入
れ子式に囲み、そして第１のスリーブと外軸とに対して
回転可能である第２のスリーブと、第１及び第２のスリ
ーブを入れ子式に囲みそして第１スリーブと共に回転し
うるケーシングとを含む。さらに、外軸に対する前記ケ
ーシングと第２のスリーブの回転に応じてファン動翼を
ファンディスクに対して回転させる手段を設ける。また
、外軸に対する第１のスリーブの回転と並進をもたらす
玉ねじ機構を設け、そして第１のスリーブと前記ケーシ
ング間並びに第１のスリーブと第２のスリーブ間のそれ
ぞれに循環式の玉スプラィン（第１の玉スブラィン、第
２の玉スプラィン）を設け、これにより前記ケーシング
と第２のスリーブに適当な回転方向を与える。上記構成
の作用について述べると、前記外軸は液圧のモータのよ
うな信号源から回転信号を受ける。

その際、外軸は玉ねじ機構を介して周囲の第１のスリー
ブと協働し、第１のスリーブに相対回転と並進運動を与
える。循環式の第１及び第２の玉スプラィンは第１スリ
ーブと作動的に連結しそして別々の、しかし相補的な機
能を果たす。第２の玉スプラィンは、第１スリーブの回
転速度と異なる速度の回転運動を第２スリーブに与える
ようなねじれ角（所定の第２のねじれ角）を有する。第
１の玉スプラィンは第１のスリーブの回転速度をその周
囲のケーシングに伝達するようなねじれ角（第１のねじ
れ角、後述の実施例ではゼロ）を有する。ケーシングと
第２スリーブは第１及び第２の輪歯車を夫々支持し、両
輪歯車は各動翼のシャンクに装着されたピニオン歯車と
かみ合ってファン動翼をファンディスクに対て一斉に回
転させる。また外軸と第１のスリーブの間の玉ねじ機構
の代りとして、おねじとめねじ‘こよる回転運動と直線
運動との相互転換機構を利用することもできる。前記作
動装置の構造は歯車反動効果によって論歯車をピニオソ
歯車から離そうとする大きな軸方向荷重が動翼のシャン
クを囲む箱形構造体によって吸収されるような構造であ
る。

従って作動装置は軽量となる。というのは「荷重を他の
個所に写して散逸させるための重い構造体を要しないか
らである。さらに、コンパクトな閉ざされた軸方向推力
ループが存在し、この推力ループは、玉ねじ機構の玉ね
じ部材および循環式の玉スプラィンをそれらの関連する
らせん傾斜路を昇降するようト駆動するに必要な軸方向
荷重を吸収する。−実施態様に於いては「作動装置が無
拘束状態になる場合に備えて「周方向の動きを制限する
制動装置と鞄方向移動とを制限する停止手段とを設けて
よい。

前記制動装置は円板ブレーキ型のものであってよい。実
施例の記載 次に本発明の実施態様を添付の図面によって説明する。

第１図は「本発明によるエンジン１０の概略を示す。こ
のエンジンは、概してコアェンジン１２と「１段のファ
ン動翼１５を含むファン組立体１４とへ軸１８１こよっ
てファン組立体亀４もこ連結されたファンタービン１６
とからなるものと考えてよい。コアェンジン！２はｏ−
夕２２を有する軸流圧縮機２０を含む。空気は入口２４
に流入し「まずファン組立体１４によって圧縮される。
この圧縮された空気の第１部分はトコアェンジン１２と
周囲のファンナセル２８によって部分的に画成されたフ
ァンバイパスダクト２６にはいる。圧縮空気の第２部分
はコアヱンジン入口３２にはいり、軸流圧縮機２０‘こ
よってさらに圧縮された後、放出されて燃焼器３４！こ
はいり、そこで燃料を燃焼させる。この燃焼によって高
ヱネルギ燃焼ガスが発生し、タービン３６を駆動する。
タービン３６はガスタービンェンジンの通常の仕方で軸
３８を介してロータ２２を駆動する。次に高温燃焼ガス
はファンタービン１６に達し、それを駆動する。ファン
タービン１６はファン組立体１４を駆動する。従って「
空気をファンバイパスダクト２６のファンノズル３０か
ら排出するファン組立体１４の作用と、プラグ亀２によ
って部分的に画成されたコアェンジンノズル４０からの
燃焼ガスの噴出とによって推進力が得られる。以上の説
明は今日の多くのガスタービンェンジンに関する代表的
な説明であって、本発明の範囲を限定するものではない
。以下の説明から明白なように、本発明はファン駆動方
法にかかわらず任意の多翼ファンに適用可能である。す
なわち〜本発明は図示のタービンファン型のガスタービ
ンヱンジンに必ずしも限定されない。従って、第１図に
示すエンジンの動きに関する前記の説明は一適用例の説
明に過ぎない。前述のごとく、空気のような流入源流体
に対してファン動翼１５のピッチを可変にすることが望
ましい。

換言すれば、ファン動翼１５が流入空気と出合う角度を
変えるために各ファン勤翼をその半径方向軸線を中心と
して回動させることが望ましも、。本発明はこのピッチ
調節を特別に効率良くそして簡単な方法で達し、さらに
この作用を補う数種の有用な機構を提供するものである
。第２図は本発明の諸要素を含む可変ピッチターボファ
ンエンジンを示す。

この図に示す諸要素は第亀図に示すものと機能が概して
同じであるが「一層詳細に図示されている。それゆえ、
異なった参照数字を使用してある。概して円形の外周形
状を有しそして鞠線を中心として回転しうるファンデス
ク４４が、その外周部に複数の閉口を有する。

（代表的な−閉口を４６で示す。）これらの閉口は断面
が概して円形であり〜そして当援部材を支承しうる肩部
を形成するよう直径が段をなしている。加えて、ファン
ディスク４４はその半径方向外端部に円すい形部材４８
を支持する。この外端部はノーズキャップ５２を有する
概して長円形の弾丸形ノーズ（前端部）５Ｑとの係合に
適するような輪郭を有する。円すい形部材４８もまたそ
の周面に複数の開□（代表的な一関口５４で示す）を有
し、各開□５４‘ま個々の関口４６と協働する。上述の
ようなファンディスクは第１図に示すようなターボファ
ンエンジンの入口内に設置されるに適する。ファンディ
スク４４から複数のファン動翼５６が突出し、各ファン
動翼はシャンク６Ｑ付きの翼形部５舞を有する。シャン
ク６０‘ま円すい形部材４８における閉口５４の一つ及
びこれと協働するファンディスク４４の閉口４６を貫通
する。シャンクは概して筒形の拡大部分６２と、概して
筒形の小部分６４を有し、この小部分は関口４６内で回
転可能でありそしてその閉口内の直径段によって支持さ
れる。この回転性を高めるため、軸受６６がシャンク６
０と開□４６の間に設置されて両者間の相対的な回転を
可能にする。シャンク６０と翼形部５８をファンディス
クに対して回動させるため、ピニオン歯車またはセクタ
歯車７２がシャンク６０のまわりに設けられ、これに係
合するスプライン７４を介してシヤンクに回転を与える
。

各ファン勤翼５６はそれ自体の個別制御のためにそれ自
体のスブラィンとピニオン歯車を有する。また、ファン
動翼５６の回動のために１対の大きな同期化歯車または
第１及び第２の輪歯車７６，７８が存し、ピニオン歯車
とかみ合って運動する。第１の輪歯車７６はシャンク６
０の前側（第２図における左側）に存し、第２の輪歯車
７８‘ま後側にある。第１及び第２の輪歯車７６，７８
はそれぞれ藤方向について後方および前方を向き、ピニ
オン歯車７２とかみ合う。第１の輪歯車７６は、例えば
ボルト８０（第３図）によって大きな二重円すい形の前
側トルク部材８２に固定され、第２の輪歯車７８はボル
ト８４のようなものによって大きな円すい形の後側トル
ク部材８６に固定される。前側及び後側トルク部材８２
，８６は、後述のごとく、ピッチ調節用作動機構の内側
部分と連結してそれらの周囲に延在する円すい形の連続
リングからなる。本発明の主要な目的により、ガスター
ビンの通常の運転において、予想される強烈な力に耐え
るため簡単で軽量の保持構造体を設ける。

特に、高速回転には、歯車の反動荷重は、もし以下に述
べる構造体がなければ、第１及び第２の輪歯車７６，７
８をピニオン歯車７２から離すように、すなわち、第１
の輪歯車７６を前方にそして第２の輪歯車７８を後方に
押し離すように作用する。このような分離荷重を作動装
置の残りの部分に伝え返すために必要となるはずの重い
トルク部材の製造を避けるため、図示のごとくシャンク
６０の周囲に箱形構造体を用いることによって軽量ウェ
ブ構造のトルク部村８２，８６を形成しうる。簡単に述
べると、この箱形構造体（保持手段）は、本実施例では
第１の輪歯車７６に形成された半径方向内方に延在する
フランジ８８を含む。第１及び第２の歯車７６，７８間
には環状複フランジ付きスリーブ９０が鞄方向に延在す
る。スリ−ブ９０のフランジ９２はボルト８４によって
後側トルク部材８６と第２の駒歯車７８のそれぞれの互
いに協働するフランジ９４，９６に取付けられる。スリ
ーブ９０の他端には半径方向に延在するフランジ９８が
形成されて、支承面１０川こおいてフランジ８８と接合
する。後述のように、第１及び第２の輪歯車７６，７８
は共にシャンク６０に回転を与えるので互いに異なる方
向に回転しなければならず、従って支承面１００を必要
とする。つまり、第１及び第２の輪歯車７６，７８の分
離は接合するフランジ８８，９８によって防止される。
本発明の主要目的により、上述の第１及び第２の輪歯車
７６，７８の回転によってファン勤翼５６のピッチを変
えるための簡単で信頼性の高い高効率機構を設ける。

各ファン動翼の回転に要するトルクは、典型的なロータ
においては、翼端速度と物理的寸法と共に増加する。翼
付きロータ用の全作動トルクは、各ファン動翼に要する
トルクの和と歯車比との積に等しい。この歯車比は典型
的な場合第１及び第２の輪歯車７６，７８のピッチの直
径をピニオン歯車７２のピッチ直径で割って得たものと
定義しうる。幾可学的または他の機能的な考慮によって
、歯車比は通常１より大きく、典型的な場合は４：１と
７：１の間にある。加えて、可変ピッチファンの動翼の
異端速度と物理的寸法は非常に大きいこともありうる。
従って、ピッチを変えるための作動機構から非常に大き
なトルクを得る必要が生じうる。本発明において、第１
及び第２の輪歯車７６，７８は二重出力作動機構によっ
て、前述のように、等しいしかし互いに反対の方向に駆
動される。第１及び第２の輪歯車７６，７８の動きは、
単一の輪歯車作動機構に要求されるトルクの半分に等し
いトルクでピニオン歯車７２に対して同量の仕事をなす
。作動装置のトルクを２分の１に減らすことは装置重量
を顕著に減らすことになる。それにもかかわらず、本発
明による高効率の運転は可変ピッチファン機構の実用性
を大いに高める。次にこの作動装置の諸要素について説
明する。第２図と第３図は諸要素を詳細に示す。ファン
動翼ピッチ調節用作動機構の多くの部分はファンディス
ク４４と共に回転するが、様々な部分が異なる速度で回
転するというとは明らかであろう。ファンディスク４４
はそれから半径方向内方に延在する実質的に円すい形部
材１０２を有し、この円すい形部材１０２は論１８の回
転運動を連結ボルト１０６を介してファンディスク４４
‘こ伝える。ファン動翼５６と軸５８‘ま推力軸受１０
８１こよって支持される。すなわち、ファンディスク４
４は鞠’８と鞄方向に固定関係にあってそれと一緒に回
転する。軸３８と円すい形部材１０２の半径方向内側に
は高速のモータ１１０が存する。

このモータはト例えば境界面１１２においてエンジンの
静止フレーム構造体に固定される。好適実施例において
〜モータ量１０‘ま液圧型であるがｔ任意の高遠モ−タ
または駆動源を使用できることは明らかである。モータ
出力軸１竃４は軍軍８で総括的に示す典型的な機械駆動
手段を介して入力軸翼軍６にスプライン止めされる。入
力軸亀１６はモーター１０の高速低トルク出力を遊星差
敷歯車装置蔓２０とトルク低減歯車１２２（用途によっ
ては不要）に伝える。前述の遊星差動歯車とトルク低減
歯車の出力は歯車連結によって、当業者にｒノーバック
（ｎｏ−ｂａｃｋ）」１２４として知られている装置に
伝える。ノーバック１２４の機能は装置故障の場合ファ
ン動翼をその際のピッチ角で固定することである。従っ
て、低トルクの入力軸軍亀Ｓの回転によって遊星差敷歯
車装置１２０とトルク低減歯車１２２とノーバック】２
４の回転および連続スプラィン１２６を介した内軸１２
８の回転が比較的低速かつ高トルクで生じる。内軸１２
８の半径方向外側にそれを因む外側ファン軸又は外軸１
３０が存する。

この外軸１３０はスプラィン１３２によって内軸１２８
と結合し、従って内髄と共に回転する。重量の問題を軽
視できない用途においては、内及び外輪亀２８，１３０
の余剰部を除去しうる。また「外髄１３０を入れ子式に
ゆるく囲んでそれと協働するスリ−ブ１３３（第１のス
リーブ）が存し、概して筒形の部分１３４と往復部村１
３６からなる。第１のスリーブ１３３は内及び外軸１２
８，】３８の断面形と合う概して環状の断面を有する。
その結果、もし以下に述べる諸要素がなければ「筒形部
分１３４は外軸１３０まわりを自由に回転でき且つそれ
に対して麹方向に並進自在となるはずである。外軸１３
０と筒形の部分１３４の間には往復部材１３６が存する
。

この往復部村１３６は個所１３８においてスプラィンに
よって筒形の部分１３４と係合し、そして他端において
は玉ねじ機構を構成する複数の玉ねじ部材（代表的な一
部材を図示し「 富４８で表す）を支持する。玉ねじ部
材蔓傘Ｑ，外軸富３８と往復部材官３６のそれぞれに形
成されたらせん形のみぞ亀４２，竃亀４に配設される。
外軸再３８と往復部材軍３６間の玉ねじ部村富４８の配
置の結果、外側亀３８の時計方向または反時計方向の回
転によってト往復部材１３６と筒形の部分亀３奪‘まら
せん形のみぞ１４２，１４４‘こよって形成されたらせ
ん傾斜路を上り、そしてらせん形のみぞの方向に従って
第３図において（仮想線で示すように）前方または後方
に並進する。従って玉ねじ部村富４０‘ま作動機構の残
部の駆動に要する鞄方向の原動力を発生させ、そして過
去の複雑でもろい液圧ピストン機構に対して多大な改良
をもたらす。外軸１３０１こ周囲に配議される玉ねじ部
材亀亀Ｑの数は〜全荷重下の装置が既述のように移動し
うるに必要な各場合の荷重条件に依存する。さらに、あ
る用途においては玉ねじ部材１４８の代りに外軸１３０
と往復部材蔓３６（またはスリーブ）に夫々形成したお
ねじとめねじの相互運動による回転運動と直線運動との
相互転換機構を用いることもできる。逆に、おねじを往
復部材亀３６に、めねじを外軸１３肌こ形成してもよい
。第１のスリーブ軍３３の半径方向外側に、それを囲む
ケーシング１４６が存する。

このケーシングは作動装置の前方部分用のハウジングを
形成し、そして第１のスリーブ軍３３を入れ子式に囲ん
でそれと協働関係にある。ケーシング亀４６は、第１の
スリーブ翼３３と同機に〜概して環状の断面を有して、
第１のスリーブとはまり合う。その結果、もし後述の諸
要素がなければ、ケーシング１４６はスリーブ１３３と
外軸１３０のまわりを自由に回転しうる。第１のスリ−
ブ亀３３とケーシング１４６の間にはハウジング蔓亀韓
が存し、複数の循環式の第１の玉スプラィン（一つの代
表的な第１の玉スプラィンを図示しそして符号富５０で
示す）からなる係合手段を支持する。

第１の玉スプラィン！５０はケーシング軍４６の内周面
と筒形の部分量３亀の外周面に対して慨してらせも状に
設置される。第１の玉スプラィン１５Ｑ‘ま第１のスリ
ーフ亀３３とケー第１のシング１４６のそれぞれに形成
させたみぞ１５２，１５４内で循環する。第１の玉スプ
ラィン１５０の場合、ねじれ角（以下「第１のねじれ角
」という）、すなわち、玉スプラィンが対向する両方の
部村、即ち第１のスリーフ１３３とケーシング１４６の
表面に対してなす角はゼロであり、その結果第１の玉ス
プラィン亀５川まエンジンの軸線方向に実質的に直線状
に存する。ケーシング１４６と第１のスリーブ１３３間
の第１の玉スプラィン１５０の配設と第１の玉スプラィ
ンの直線的方位との結果、スリーブ１３３周囲のケーシ
ング亀４６の回転は阻止され、他方両部材間の軸方向の
相対的な並進は容易になる。第１のスリーブの周囲に配
談される第１の玉スプラィン１５０の数は、全荷重下の
装置が既述のように並進しうるに必要な各場合の荷重条
件に依存する。筒形の部分１３４の半径方向内側におい
てこれに入れ子式にゆるくはめ合わせた別のスリーブ１
５６（以下「第２のスリーブ」という）が存する。この
第２のスリーブ１５６も、もし後述の第２の玉スプラィ
ンからなる別の係合手段がなければ、第１のスリーブ１
３３に対して、従って両藤に対して回転自在であり且つ
鞠方向に並進自在である。環状のハウジング１５８が、
典型的な循環式の玉スプラィンによって代表される第２
の玉スプラィン１６０を内蔵する。第２の玉スプラィン
１６０１ま第１のスリーブ１３３はハウジング１５８の
それぞれに形成されたみぞ１６２，１６４と協働しそし
て両みぞ内を循環する。第２の玉スプラィン１６０は所
定の第２のねじれ角を有する。この場合のねじれ角はゼ
ロではなく、従って第２図の斜視図では、第２の玉スプ
ラィン１６０はねじ山状の外観を呈し、これに対し第１
のスブラィン１５０は直線状の外観を呈する。第２のス
リーブ１５６のフランジ付きの半径方向外方に延在する
円すい形部村１６６と後側トルク部材８６の後側フラン
ジ１６８との間のボルト中周面１７８‘こおけるボルト
止め関係によって、第２のスリーブ１５６はファンディ
スク４４と軸１８とに対して軸方向に固定されるが、し
かし適当な軸受要素１７２，１７３によって両軸受要素
のまわりを自由に回転しうる。それゆえ第２のスリーブ
１５６はまた軸１８に対しても両者間の軸受面１７４に
おいて回転可能である。第２の玉スプラィン，６０のね
じれ角は、第２のスリーブ１５６に与えられる相対回転
運動が、玉ねじ部材１４０‘こよって第１の玉スプラィ
ン１５０を介してケーシング１４６に与えられる相対回
転運動と等しくそして反対であるように、選択される。

第２のスリーブ１５６は遊星差動歯車装置１２川こスプ
ラィン１７５によって係止される。半径方向内方に延在
するフランジー７６が二重円すい形の前側トルク部村８
２と一体に形成され、ケーシング１４６の半径方向外方
に突出するフランジ１７８とボルト境界面１８０１こお
いて結合する。

このボルト連結によってケーシング１４６‘まファンデ
ィスク４４と軸１８に対して鞠方向に固定される。従っ
て、明らかに第１の輪歯車７６はケーシング１４６と前
側トルク部材８２によって実質的に担持され、第２の輪
歯車７８は第２のスリーブ１５６と後側トルク部材８６
首こよって実質的に担持される。適当な軸受面１８２が
これらの相対的に回転する構造系相互間に存する。次に
作用について説明する。ファン動翼ピッチが変わらない
定常状態中は、ファンディスク４４は軸１８によって回
転し、そしてエンジン中心線まわりの等しい回転速度が
前後及び後側トルク部材８２，８６が与えられる。この
回転運動はケーシング１４６と直線形の（ねじれ角がゼ
ロの）循環式の第１の玉スプラィン１５８を介して第１
のスリーブ１３３に与えられる。同様に、第２のスリー
ブ１５６は後側トルク部材８６の回転運動を遊星差動歯
車装置１２０と「ノーバック」１２４に伝え、これによ
り内及び外軸１２８，１３０が回転する。すなわち、内
及び外軸１２８，１３０と往復部材１３６の回転運動は
同じであり、構造系は平衡運動状態にある。第１の玉ス
プラィン１５０１こそのらせん傾斜路を上る力を与える
入力は存在しない、本実施例において、ピッチ調節機構
の作動は「所定の信号に応じた液圧のモータ１１８の励
磁とそれによるモータ出力１１４の回転によって開始さ
れる。液圧モータｉｌｏ‘ま所望のピッチ変動方向に従
って時計方向または反時計方向に回転する。この高速回
転は機械的駆動手段１１８から遊星差動歯車装置１２川
こ至る入力軸１１６に与えられ、遊星差動歯車装置１２
川まくモータ１１０の回転方向によって）内軸１２８を
比較的高遠または低速で駆動する。（さもなければ内軸
竜傘韓は軸？籍の速度で回転する。）すなわち〜鞠亀蟹
と内髄貴２函間に回転速度の差が生じる。外軸富３鰯さ
ま内軸富２８１こスプラィン止めされているので、外軸
亀３８も同機に比較的高速または低速で回転する。この
回転速度の変化に応じても玉ねじ部材官簿鰭もまらせん
形のみぞ誓亀２によって形成されたらせん綾斜路を上り
そして第１のスリーブ軍３愚に外軸１３鯵もこ対する線
形運動と回転運動を与える。

第１のスリーブ富３３は循環式の第１及び第１の玉スプ
ラィン１富９軍 曹６鰭間を軸万向に移動し「そして第
１の玉スプラィン君臨Ｂのゼロねじれ角によってケ−シ
ング１母噂が第１のスリ−ブ富３３と同じ回転速度で回
転する。前側トルク部材８２はこの回転を第１の輪歯車
７奪１こ伝えもこの第１の論歯車はピニオン歯車７２と
かみ合っているので〜結局翼形部５登のピッチ変化が生
じる。第１の輪歯車７６の回転と同時に、ピッチ調節機
構は第２の輪歯車７蟹を第１の輪歯車７鶴の方向とは逆
の方向に回転させる。

これは第１のスリーブ亀３３の軸万向に並進に応じた循
環式の第１及び第２の玉スプラィン亀覇は 畳６Ｑおよ
び関連部材の相互作用によって達成される。このことは
〜第１のスプラィン重韓覇がゼロの第１のねじれ角を有
しそしてケーシング官簿Ｓの回転運動が玉ねじ部村１４
８のねじれ角によって決定されることを想起すれば理解
される。しかしも第２のスリーブ１５８の運動は玉ねじ
部村角４蟹と第２のスプラィン貴６８の第２のねじれ角
の累積効果によって決定され、第２の玉スプラィン亀富
８の第２のねじれ角は第２の輪歯車７覇が第１の輪歯車
７６‘こ対して等しく且つ反対の回転を与えるよう注意
深く選ばれる。第１及び第２の鯵歯車雷６ヲ７８のこの
回転は、軸１蚤もこ固定され〜従ってそれに対して動か
ないファンディスク４４１こ対する相対回転である。本
実施例において、ケーシング富亀鼠ま第１の玉スプラィ
ン１５０のゼロの第ｉのねじれ角によって第１のスＩＪ
ーブ１３３と共に回転する。

同機の効果は、もし第２の玉スプラィン亀６８の第２の
ねじれ角に適当な補正を施せば「ゼロ以外のねじれ角を
もつ第１の玉スプラィン包５０を使用することによって
も得られる。しかし「簡単のため〜ここではゼロねじれ
角を選んである。従っても液圧のモータ亀竃０の１回転
に対するピッチ変動量は玉ねじ部材竃亀０とらせん形の
第２の玉スプラィン亀鯵Ｑの相互作用と累積効果に依存
する。両輪歯車およびファンディスク亀４間の相対回転
の結果「両輪歯車の歯と各勤翼のシャンク６８とへ各シ
ャン外こ装着されたピニオン歯車７２の歯との間に相対
運動が生じる。

翼形部辱８の動きはファンディスク亀母音こ対するシャ
ンク８８の回転に限られるので「第１及び第２の輪歯車
ｙふ書穣とピニオン歯車７２の歯のかみ合いの結果、フ
ァン勤翼とファンディスク間に相対回転が生じｔ従って
ピッチ変化が達成される。逆方向のピッチ変化はも液圧
のモータ畳１Ｑもこ逆方向の回転を与えることによって
達成される。この際上述の諸動はそれぞれ逆になる。勤
翼の形状によっても作動装置を、逆ピッ升こ至る所定の
角方位限度間においてピッチを変えるために利用しうる
。

逆ピッチの場合トフアンディスク鶴亀の回転は事実上空
気に次のようなポンプ作用もすなわちト空気が後方から
前方へ向かってファンを通るようなポンプ作用を与える
。この種の作用により、航空機着陸時に車輪ブレーキの
作用を補う減速を達成するための現在の技術において使
用されている普通の逆推力装置をエンジンから除去でき
る。ファン勤翼１５は〜本作動装置によって液圧のモー
タ亀ＩＱの回転量に応じた無限数のピッチ位置に変化し
うる。本実施例の構造において注意すべき重要なことは
ト玉ねじ部材とらせん形で循環式の玉スプラィンを「そ
れらがそれぞれのらせん傾斜路を昇降するようし駆動す
るのに要する軸万向荷重のほとんどを吸収する閉じた軸
万向推力ループが形成されていることである。

さらに詳述すればもこの藤方向推力ループは外軸１３０
と玉ねじ部材１４Ｑと第１のスリーブ１３３と第２の玉
スプラィン畳６極と第２のスリーブ１５６と軸受要素１
７２甲 亀奪３からなる。これは高効率の軽量構造体を
もたらす。なぜなら、荷重を長距離にわたって移す必要
がなく、従って重い構造を用いる必要がなくなるからで
ある。本発明による他の好便な点は「勤翼ピッチ角の変
化を検知する検知装置または運動変換器１８３が静止構
造体に固定されることである。

換言すれば、その装置は接地を基準とする。それ故、運
動変換器を静止構造体に装着することが可能であり、そ
して先行技術において使用されるような電気スリップリ
ングが不要である。本発明によって解決される他の問題
は、液圧のモータが無拘束状態になった場合にピッチ調
節機構の周方向および軸方向移動を制限するための信頼
度の高い制動機横の問題である。

換言すれば、往復部材１３６が前方に進んで外軸１３０
から離脱するかまたは後方に進んで他構造部に突入する
ことのないように、玉ねじ部材１４０の作用による往復
部材１３６の移動を制限するために制動機機が必要であ
る。加えて、上記の制限または制動装置は、境界面にお
ける構造的な故障が生じないよう、硬停止ではなくて軟
停止をもたらすことが望ましい。

換言すれば、ピッチ調節機構を停止させる際にこの機構
のェネルギを漸次吸収する手段が望まれる。これが１秒
間の何分の１かの間に生じるということは認めるが、し
かしその結果は、ピッチ調節機構を瞬間的に停止させる
場合の破壊的な結果とは異なるものである。このような
効果を発揮する２つの機構を例示する。

第２図と第３図の実施例において、また第４図と第６図
に詳細に示すように、総括的に１８４で示した制動機横
が外軸１３０の前端に設置され「そして同様の制動機横
１８６が往復部材１３６の後方移動限界点近くに設置さ
れる。次に制動機横１８４についてのみ説明する。とい
うのは両制動機横は同様の作用をなすからである。図示
のごとく、外軸１３０は終様部１８８で終っている。外
軸１３０内に望遠鏡的にはめ込まれた鯛方向延長体１９
０が外軸１３０にスプラィン１９２によって連結する。
別に外軸１３０に対する軸万向延長体１９０の軸万向位
置を固定する手段（図示せず）を設けてある。制動機横
１８４は藤方向延長体１９０を園みそして延長体の肩部
１９４と外軸の終端部１８８との間にはさまれている。
この制動機横の構造は次の通りである。半径方向に延在
しそして鞠方向に相隔たる環状の第１の円板群１９６が
、軸方向延長体１９０‘こスプラィン止めされた環状ス
リーブ１９８１こキー止めされている。

すなわち、これらの円板は拘束されていて、自由に回転
できない。第１の円板群亀９６と類似の第２の円板群２
００が第１円番群と交互に配設させる。ばね２０２，２
０４が全円板群に鞠方向の荷重をかけてそれらを押圧し
、その結果円板群は協働的に摩擦係合をなす。担持体２
０６が第２の円板群２００だけに滑動自在にスプラィン
止めされ、そして回転力の下で、円板ブレーキのように
第１の円板群１９６に対して第２の円板群２００を回転
させるよう動く。本実施例において、担持体２０６はそ
の後端に環状に配談された複数の歯２０８を持つ。

これらの歯は往復部材１３６の前面に配設された同機の
一組の歯２１０とかみ合いに適する。正常な動翼ピッチ
調節作動中は、往復部材１３６の最大限の前方位置は線
２１２で近似的に示す位置である。しかし「無拘束状態
が生じた場合、ピッチ調節機構は、仮想線（第３図）で
示す位置にらせん状に前進し、そこで往復部材１３６の
歯２１０が歯２０８とかみ合う。これに呼応して、担持
体２０６は円板群相互間に相対的な摩擦運動を発生させ
、こうして円板群はピッチ調節機構のェネルギを吸収す
る。担樽体２０６は、第２の円板群２００１こ滑動的に
スプラィン止めされているので、前記の歯のかみ合い後
、全機構ェネルギが各円板境界面において散逸するまで
、軸方向に往復部材１３６と共に前進する。これがピッ
チ調節機構の前進運動の阻止に不十分な場合に備えて、
Ｕ形の硬質停止部材２１４が設けられ、担持体２０６の
停止に役立つ。しかし、この停止時までには十分なェネ
ルギが吸収され終っているはずであるから、硬質停止部
村による停止は破損をもたらすものではない。また、硬
質停止部材２１４と担持体２０６間に設けたばね２１６
が、両部材の当援以前にさらにェネルギを吸収すいるに
役立ちそして担持体２０６をその最初の軸方向位置まで
押し戻す。制動装置の第２実施例を第５図に示す。この
場合、前方スリーブ２１８が内軸１２８の前端を入れ子
式に受入れ、内軸にスプラィン２１９によって止められ
る。ピッチ調節用作動装置が前進するにつれ、往復部材
１３６の歯２１０が、スリーフ２１８から半径方向に突
出する歯２２０とかみ合う。このかみ合い時に、内軸１
２８と往復部材１３６の相対回転速度によって、軸１２
８はねじり樺ばねのようにねじれ「かくて回転ェネルギ
を吸収する。この構造は機械的に簡単であるという利点
がある。当業者に明らかなように、本発明の広範な概念
を逸脱することなく本発明に対して多様な改変を施すこ
とが可能である。

例えば「用途によっては玉ねじ部材畳４８の代わりにね
じ山連結手段を用いうる。同様に循環式玉スプラィンの
代りに通常の直線形またはらせん形スプラィンを用いる
ことも可能である。さらに「ねじれ角は予期された作動
荷重と所望作動速度に応じて可変である。複式作動機構
を例示したが、他の実施例では両トルク部材の一方とそ
の関連部品を除去しうる。また、キャリパ型円板ブレー
キを含む多くの型の制動機横を利用できる。さらに、あ
る用途においては、ブレーキとの係合によって作動装置
の移動を常時制限することが望ましいかも知れない。

【図面の簡単な説明】

第１図は可変ピッチファンを含む典型的な高バイパス比
ターボファンエンジンの概略断面図、第２図は本発明を
例示する「第１図のエンジンのファン部の切取り斜視図
、第３図は第２図のファンピッチ調節用作動機構の一部
分の拡大断面図「第４図は第３図のファンピッチ調節用
作動機構用の制動装置の拡大断面図「第５図は第４図に
類似の図で「制動装置の代替実施例の拡大断面図、第６
図は第３図と第亀図に例示した制動装置の一部分の拡大
断面図である。 符号の説明 包Ｑ……エンジン〜 亀２……コアェンジ
ソ、竃４……ファン組立体、亀濁……ファン勤翼「 １
６・・・・・〇ファンタービンｔ １８……範「２ひ…
・・軸流圧縮機、２２……ロータ「 ２４・…・〇入口
「２６……ファンバイパスダクト〜２８・・…。 フアンナセル〜 ３９……フアンノズル「 ３２……コ
アェンジン入口も３４……燃焼器「 ３６……タービン
、３８……軸「 ４Ｑ……コアェンジンノズル〜 ４２
……プラグ「 ４４川け川フアンデイスク「４６・…・
・閉口も４８……円すい形部材、６０…・・・弾丸形ノ
ーズ、５２・・・…ノーズキャップ「 覇４……開口「
５６・・…・ファン勤翼「 ５８…・・・翼形部、薄
０……シャンク、６２・・…。拡大部分、６４州・・・
４・部分、６６……軸受、７２…・〇・ピニオン歯車、
？４州・・。スプラィン、了６・…・・第１の輪歯車「
７Ｗ帆。・第２の輪歯車、蜜０…・・・ボルト、８２
．・…・前側トルク部材、８４……ボルト、８６…・・
・後側トルク部材、８８……フランジ「 ９０……スリ
ーブ「 ９２……フランジ、９４……フランジへ ９６
岬…フランジ、９８……フランジト軍０・・・・・・支
承面、軍Ｑ２…・・・円すい形部材ト１０６・・・・・
・連結ボルトもＩＱ８……推力軸受、１１０…・・・モ
ータ「亀も潔……境界面、１１４……モータ出力軸、１
軍蚤……入力軸、１１８・…−・機械駆動手段、１２鰭
・…４・遊星差動歯車装置も１２２・・・・・・トルク
低減歯車〜 亀２Ｄ・・…・ノーバック「 亀２６・・
・連結スプラィン「 宵２８・・…・内軸、１３０・・
…・外軸「 亀３２……スプラィン、１３３……第１の
スリーフ、亀３４……筒形の部分、１３６・・・・・・
往復部材、１３８……個所「 １４０・…・・玉ねじ部
材、１４２・・・…みぞ、軍４亀……みぞ「 １４６…
ケーシング、軍４８…ハウジング、貴５０……第１の玉
スブラインも１６２州みぞ、亀５４……みぞ、１５６…
…第２のスリーブ、百５８……ハウジング「 １６９…
…第２の玉スプラィン、１６２……みぞ、】蚤小……み
ぞ「 亀６６…・・・円すい形部材、亀６８州・・。後
側フランジ、１７０…・・・ボルト中間面、亀７２……
軸受要素、１７３州…軸受要素、１７４…・・・軸受面
、１７５…・・・スプライン、１７６…・・‘フランジ
〜 １７８……フランジ、１８０……ボルト境界面「
亀８２・・…・軸受面、１８３……運動変換器、亀８４
……制動機綾、１８６…・・・制動機横ｔ 貴８８……
終端部、１９０……鞠方向延長体、１９２・…・・スプ
ラィン「 １９４……肩部、亀９６……第１の円板群、
１９８……環状スリーブも２Ｑ鰭……第２の円板群、２
０２……ばね、２覇４…ばね「 ２０６州…担持体、２
０８……歯〜 ２１■・…・・歯「 ２１２…・・・線
、２１４……硬質停止部材ト２１６…ばね、２１８・・
…・前方スリーブト２１９……スプライン、２２０……
歯。モ三宮１五百２ 亨 口重４ 口重５ モ；宮６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 環状のフアンダクト２６と、該フアンダクト内に設
   置されそして圧縮機２と燃焼室３４とタービン３６とを
   有するコアエンジン１２と、可変ピツチフアンとを含む
   ターボフアンエンジンであって、該可変ピツチフアン１
   ４は、 その軸線を中心として回転自在であり、そしてその外周
   部に複数の開口４６を有するフアンデイスク４４と、前
   記フアンダクト内に配設され、各々が前記開口の一つを
   貫通するシヤンク６０を有する複数個のフアン動翼５６
   と、前記シヤンクと夫々の前記開口とを係合しそして両
   者間の相対的な回転を可能にする軸受６６と、前記シヤ
   ンクを回転させるピツチ調節手段とを有し、該ピツチ調
   節手段は、 前記フアンデイスクと同軸的に回転自在であり、前記フ
   アンデイスクに対して所定の軸方向関係をもって固定さ
   れた軸１３０と、該軸に玉ねじ機構１４０，１４２，１
   ４４を介して作動的に連結し且つ該軸を入れ子式に囲み
   、前記フアンデイスクに対する該軸の回転の差に応答し
   て該軸に対し軸方向に移動可能であり且つそのまわりを
   回転自在な第１のスリーブ１３３と、第１スリーブに入
   れ子式に囲まれ、前記第１のスリーブの中で前記軸のま
   わりを回転自在な第２のスリーブ１５６と、前記軸、第
   １のスリーブ及び第２のスリーブを入れ子式に囲み、前
   記軸のまわりを回転自在なケーシング１４６と、前記軸
   に対する前記ケーシングの回転に応答して、前記シヤン
   クを回転させるために前記ケーシングに支持された第１
   の輪歯車７６並びに該シヤンクに装着されたピニオン歯
   車７２と、前記第２のスリーブの回転に応答して、前記
   シヤンクを回転させるために前記ピニオン歯車に係合し
   且つ前記第２のスリーブによって支持された第２の輪歯
   車７８と、前記第１のスリーブと前記ケーシングの間に
   配設され且つ前記第１のスリーブの前記ケーシングに対
   する並進と前記ケーシングの前記軸に対する回転とを許
   容する第１のねじれ角を有する循環式の第１の玉スプラ
   イン１５０と、前記軸と前記第２のスリーブとの間に配
   設された軸受要素１７２，１７３と、前記第１のスリー
   ブと前記第２のスリーブとを作動的に連結し且つ所定の
   第２ねじれ角を有して前記ケーシングの前記軸に対する
   回転に等しくそして反対の回転運動を前記第２のスリー
   ブに与える循環式の第２の玉スプライン１６０とを有し
   ていて、前記軸、第１のスリーブ、第２のスリーブ、第
   ２の玉スプライン並びに軸受要素が一つの閉ざされた軸
   方向推力ループを形成するように相互接続しているター
   ボフアンエンジン。 ２ 前記第１のねじれ角がゼロである特許請求の範囲第
   １項記載のフアン。 ３ 環状のフアンダクト２６と、該フアンダクト内に設
   置されそして圧縮機２０と燃焼室３４とタービン３６と
   を有するコアエンジン１２と、可変ピツチフアンとを含
   むターボフアンエンジンであって、該可変ピツチフアン
   １４は、 その軸線を中心として回転自在であり、そしてその外周
   部に複数の開口４６を有するフアンデイスク４４と、前
   記フアンダクト内に配設され、各々が前記開口の一つを
   貫通するシヤンク６０を有する複数個のフアン動翼５６
   と、前記シヤンクと夫々の前記開口とを係合しそして両
   者間の相対的な回転を可能にする軸受６６と、前記シヤ
   ンクを回転させるピツチ調節手段とを有し、該ピツチ調
   節手段は、 前記フアンデイスクと同軸的に回転自在であり、前記フ
   アンデイスクに対して所定の軸方向関係をもって固定さ
   れた軸１３０と、該軸にねじによる回転・直線運動の相
   互転換機構を介して作動的に連結し且つ該軸を入れ子式
   に囲み、前記フアンデイスクに対する該軸の回転の差に
   応答して該軸に対し軸方向に移動可能であり且つそのま
   わりを回転自在な第１のスリーブ１３３と、第１のスリ
   ーブに入れ子式に囲まれ、前記第１のスリーブの中で前
   記軸のまわりを回転自在な第２のスリーブ１５６と、前
   記軸、第１のスリーブ及び第２のスリーブを入れ子式に
   囲み、前記軸のまわりを回転自在なケーシング１４６と
   、前記軸に対する前記ケーシングの回転に応答して、前
   記シヤンクを回転させるために前記ケーシングに支持さ
   れた第１の輪歯車７６並びに該シヤンクに装着されたピ
   ニオン歯車７２と、前記第２のスリーブの回転に応答し
   て、前記シヤンクを回転させるために前記ピニオン歯車
   に係合し且つ前記第２のスリーブによって支持された第
   ２の輪歯車７８と、前記第１のスリーブと前記ケーシン
   グの間に配設され且つ前記第１のスリーブの前記ケーシ
   ングに対する並進と前記ケーシングの前記軸に対する回
   転とを許容する第１のねじれ角を有する循環式の第１の
   玉スプライン１５０と、前記軸と前記第２のスリーブと
   の間に配設された軸受要素１７２，１７３と、前記第１
   スリーブと前記第２のスリーブとを作動的に連結し且つ
   所定の第２のねじれ角を有して前記ケーシングの前記軸
   に対する回転に等しくそして反対の回転運動を前記第２
   のスリーブに与える循環式の第２の玉スプライン１６０
   とを有していて、前記軸、第１のスリーブ、第２のスリ
   ーブ、第２の玉スプライン並びに軸受要素が一つの閉ざ
   された軸方向推力ループを形成するように相互接続して
   いるターボフアンエンジン。 ４ 前記第１のねじれ角がゼロである特許請求の，範囲
   第３項記載のフアン。