(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械における可変ピッチブレード制御装置であって、ロッド（２０）と、該ロッドの第１端部（２０ａ）と制御リング（３０）との間に関節手段を形成する連結手段（２４、３２）と、ロッドの第２端部（２０ｂ）を、制御されるブレード（１０）のピボット（１２）に固定するための固定手段（４０、４６）とを備え、
前記連結手段は、ロッドの前記第１端部に穿孔された第１オリフィス（２２）を貫通し、前記制御リングの径方向ハウジング（２８）内に係合されたピボット（２４）を備え、前記ピボットは、該ピボットを通過させる開口部（３６）を有して前記制御リング上を摺動する係止リング（３４）により適所に保持され、
前記固定手段は、ロッドの前記第２端部に穿孔された第２オリフィス（３８）を貫通する固定ねじ（４０）を有し、該固定ねじ（４０）は、制御される前記ブレードのピボットの穴（４２）内に挿入され、
前記装置は、前記ブレードのピボット上の前記ロッドを、遊びなく回転自在に保持するための手段（４４、５２、５４）を更に有することを特徴とする、可変ピッチブレード制御装置。
【請求項２】
遊びなく保持する前記手段は、前記ブレードのピボットに形成された径方向スロット（４４）を有し、該スロット（４４）の幅が、収容されるロッドの前記第２端部の幅よりも狭いことを特徴とする、請求項１に記載の可変ピッチブレード制御装置。
【請求項３】
前記ロッドが、長手方向の軸線回りに湾曲していることを特徴とする、請求項２に記載の可変ピッチブレード制御装置。
【請求項４】
遊びなく保持する前記手段は、前記ブレードのピボット内に形成された少なくとも１つのほぞ（５４ａ、５４ｂ）を有し、該ほぞが、ロッドの前記第２端部を切り抜きしたタブ（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ）と協働することを特徴とする、請求項１に記載の可変ピッチブレード制御装置。
【請求項５】
前記タブの周囲の前記切り抜きが、ロッドの長手方向の中心軸線の両側と、前記固定ねじを中心合せするための略長方形の中心領域（５０）の両側とに形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の可変ピッチブレード制御装置。
【請求項６】
前記ロッドは、第２端部（２０ｂ）に、該ロッドの第１端部（２０ａ）よりも幅の大きな部分を有し、該部分にロッドが徐々に接続することを特徴とする、請求項４に記載の可変ピッチブレード制御装置。
【請求項７】
前記径方向ハウジングが、ロッドの前記第１オリフィス内に固定されたライナ（３２ａ、３２ｂ）により画定されていることを特徴とする、請求項１に記載の可変ピッチブレード制御装置。
【請求項８】
前記固定手段は、ロッドの前記第２端部と前記固定ねじとの間に挿入されたストッパ（４６）を更に有し、該ストッパが、ロッド（２０）をブレードのピボット（１２）に対して押圧し続けることを特徴とする、請求項１に記載の可変ピッチブレード制御装置。
【請求項９】
前記ロッドが、金属シートより形成された薄い剛性層とエラストマ層とを、交互に積層して接合した積層構造よりなることを特徴とする、請求項１に記載の可変ピッチブレード制御装置。
【請求項１０】
前記制御リングと前記係止リングは、それぞれ２つの部品からなり、各部品が、ターボ機械の周囲を１８０度にわたって延びていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の可変ピッチブレード制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変ピッチブレード制御装置に関する。航空分野において特に応用され、特にターボジェット、ターボプロップ航空エンジン等のターボ機械のコンプレッサへ空気吸い込みを案内する、案内羽根の角度位置の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ターボ機械の知られている可変ピッチブレード制御装置は、ターボ機械のケーシングを包囲するリング状の制御部材と、多数のレバー、或いはロッドよりなり、各ロッドは、関節部材により制御リングに連結された第１端部と、各ブレードのピボットに取り付けられた第２端部とを有する。
【０００３】
リングをターボ機械の軸線回りに回転させることにより、ブレードの角度位置を同期して変更する。リングの回転運動に伴うことを可能にするために、各ロッドとリングとの間の連結部は、リングに対して略半径方向の軸線回りに、少なくとも１つの回転自由度を有している。しかし、ロッドを対応するブレードのピボットに硬く取り付けると、リングが回転して、リングとブレードのピボットに取り付けられたロッドの部分との間で別の相対運動が生じる。これらの追加の運動或いは少なくともその一部を許容するために、リングに対して略半径方向の軸線回りの回転とは別に、リングに対して略周方向を向いた軸線回りの回転を許容する、ボールジョイント或いは類似した別の構成部品の形態で連結することは広く知られた技術である。リングに対して略半径方向への並進移動の追加の自由度を、連結部に与えることも既に提案されている。特に文献ＦＲ−Ａ−２６０８６７８またはＦＲ−Ａ−２７４６１４１を参照することができる。
【０００４】
一組のブレード或いは何組かのブレードを同時に制御する装置において、ボールジョイント或いは類似する種類の機械的関節部材を使用すると、比較的高価な部品を非常に多数生産する必要がある。更に、そのような関節部材は、摩耗して作動に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００５】
また、これらの運動或いは少なくとも一部の運動について、ロッドの弾性変形を許容することも提案されている。特に文献ＵＳ−Ａ−４３６７２６４及びＵＳ−Ａ−４９７９８７４を参照することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記文献では、制御リングに連結された端部とブレードのピボットに連結された端部との間のロッドの中央部分を細くすることにより、弾性変形能力を与えている。また、制御リングとブレードとの間の運動の伝達を妨げないように充分な柔軟性を提供する必要があり、他方、疲労に耐え得ると共に座屈の危険を避けるのに充分なロッドの太さを維持する必要がある。これらの矛盾する要求間で最良の妥協点を見いだすのは、困難である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、反復動作により生じる機械的疲労に対して非常に良好な耐性を有すると共に、座屈に対しても非常に高い耐性を有し、同時に制御リングの全回転範囲において容易に捻り変形を可能とする柔軟性をも有する、弾性ロッドを使用した制御装置を提案することにより、上記従来の技術の装置の欠点を回避することである。本発明の更なる目的は、取り付けが容易であり、個々のロッドを素早く簡単に取り外すことのできる装置を提案することである。本発明の更なる目的は、ブレード／ロッド連結部に、特に低いヒステリシスを有する装置を提案することである。
【０００８】
上記目的は、ロッドと、該ロッドの第１端部と制御リングとの間に関節手段を形成する連結手段と、前記ロッドの第２端部を、制御されるブレードのピボットに固定するための固定手段とを備え、前記連結手段は、ロッドの前記第１端部に穿孔された第１オリフィスを貫通し、制御リングの径方向ハウジング内に係合されたピボットを備え、前記ピボットは、該ピボットを通過させる開口部を有して前記制御リング上を摺動する係止リングにより適所に保持され、前記固定手段は、ロッドの前記第２端部に穿孔された第２オリフィスを貫通する固定ねじを有し、該固定ねじは、制御される前記ブレードのピボットの穴内に挿入され、前記装置は、前記ブレードのピボット上の前記ロッドを、遊びなく回転自在に保持するための手段を更に有する、装置によって達成される。
【０００９】
この特定の構造により、制御リングとロッド組立体の（係止リングの存在により得られる）一体構造の性質により、この装置は、取り付け／取り外しが遙かに容易となり、また、個々のロッドの交換も、制御リングを取り外すことなく特に容易に行うことができる。更に、ブレード−ロッド連結の遊びを自動的に補償することにより、ヒステリシスを回避、或いは少なくとも大幅に低減することができる。
【００１０】
好適な実施形態によれば、遊びなく保持する前記手段は、前記ブレードのピボットに形成された径方向スロットを有し、該スロットの幅は、収容されるロッドの前記第２端部の幅よりも狭い。これを実現するために、前記ロッドは、好ましくはその長手方向の軸線回りに湾曲している。
【００１１】
本発明の別の実施形態によれば、遊びなく保持する前記手段は、前記ブレードのピボット内に形成された少なくとも１つのほぞを有し、該ほぞは、ロッドの前記第２端部を切り抜きしたタブと協働する。このタブの切り抜きは、好ましくは図９の形状を有する。
【００１２】
本発明の１つの特徴によれば、前記ロッドは、その第２端部に、該ロッドの第１端部よりも幅の大きな部分を有し、その部分にロッドが徐々に接続する。
【００１３】
特にロッドと制御リングとの間の遊びを補償するために、前記径方向ハウジングは、ロッドの前記第１オリフィス内に固定されたライナにより画定されている。同様に、ロッドをブレードピボットに対して押圧し続けるために、ロッドの前記第２端部と前記固定ねじとの間にストッパが挿入される。
【００１４】
有利には、前記ロッドは、金属シートより形成された薄い剛性層とエラストマ層とを交互に積層して接合した積層構造よりなる。
【００１５】
積層構造により、ロッドが良好に動作する。エラストマ層と接合された金属層が薄いため、ロッドは容易に曲げ及び捻り変形する。更に、制御リングの作動領域全体にわたり、変形に対する耐性に殆ど変化がない。従ってブレードのピッチの制御が、正確且つ容易である。また、ブレードが如何に薄くても、エラストマ層と一緒の金属層は、疲労及び座屈に対する高い抵抗を有する組立体を形成する。
【００１６】
ロッドの取り付け／取り外しを容易にする１つの好適な実施形態では、前記制御リングと前記係止リングは、それぞれ２つの部品からなり、各部品は、ターボ機械の周囲を１８０度にわたって延びている。
【００１７】
添付図面を参照した、限定を目的としない以下の記載を読むことにより本発明をより良く理解されよう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１から３は、ターボ機械、飛行機のターボジェット、またはターボプロップ、或いはその他の陸用または船舶用動力装置のそれぞれ断面図を示し、図４はその斜視図を示す。例えば、案内羽根の１つが、ターボ機械の軸線回りに配分されて、コンプレッサの入口に配置される。このブレード１０は、可変ピッチ型である。
【００１９】
各ブレード１０は、ターボ機械（本例では、外方シュラウド或いはフローストレートナハウジング）の本体１８の部分を貫通する、ブッシング１６ａ及び１６ｂにより画定される、滑り軸受内で回転可能な軸１４のブレードピボット１２を有している。
【００２０】
各ブレード１０の角運動（ピッチ制御）は、好ましくは薄い金属層とエラストマ層を交互に接合してなる積層構造などの、柔軟な複合構造を有する弾性ロッド２０（図５に示される）により生じる。金属層は、スチール、ステンレススチール、或いは所望の応用に適したその他の金属でできた、ストリップ或いは箔から切断された、好ましくは厚さ０．５ｍｍ以下のシート状金属で形成される。同様に、エラストマ層は、天然ゴム、クロロプレン、ブタジエン、ニトリル、エピクロルヒドリン、シリコーン等、所望の機械的特性および環境条件に応じて選択された材料でできている。
【００２１】
第１端部２０ａに、ロッド２０は、制御リング３０の径方向ハウジング２８内に係合した軸２６のピボット（ピン）２４により形成される連結手段を収容する、第１オリフィス２２を有している。このハウジングは、ロッド２０を貫通して形成された第１オリフィス２２内に取り付けられて、一方ではロッドと制御リングとの間の遊びを補償すると共に、他方ではピボット２４の力に対抗するべく中心合せするのに充分な長さを提供する、ライナ３２（互いにかしめられた２つの部品、即ちスリーブ３２ａとリング３２ｂよりなる組立体）により有利に画定されている。このピボットは、制御リング上を摺動して、ピボット（より正確にはその頭部）の形状に対応する形状の開口部３６を備えた、係止リング３４により適所に保持される。第１端部とは反対側の第２端部２０ｂで、ロッド２０は、ブレードピボット１２のテーパ止まり穴４２内に係合する固定ねじ４０により形成された固定手段を収容する、第２オリフィス３８を有している。このロッドは、ピボット１２とは無関係に回転するのを防止されている。ロッドは、ピボット内に形成されてロッドの幅よりも狭い幅の径方向スロット４４内に係合することにより、ブレードピボット内で遊びなく保持されている。スロット４４は、ロッドのためのシート４４ａと、半径方向に位置する２つの平坦な縁部４４ｂ、４４ｃ（図２及び４）とを形成している。ロッドの端部２０ｂと固定ねじ４０との間には、ストッパ４６を形成する座金が挿入される。
【００２２】
軸線がターボ機械の長手方向の軸線と一致している制御リング３０は、その軸線回りに回転可能である。制御リング３０は、多数の穴４８を有しており、その数はブレードの数と同じである。半径方向に穿孔されており、その幅はロッドよりもかなり広い。好ましくは、制御リング３０は、２つの部品（２つのハーフリング）として形成され、それぞれがターボ機械の周囲の１８０度をカバーしている。これらの部品は、連結フェルール（図示せず）により互いに連結（係止）されている。回転駆動は、一つまたは複数のラム（図示せず）によって従来の方法で提供される。制御リングを回転させることにより、ロッド２０を介してブレード１０の角度位置を変化させることができる。同様に、それぞれ１８０度をカバーする２つの部品内に、係止リング３４が形成されている。ターボ機械の構成に応じて、３６０度をカバーする単一の組立体はもちろん可能である。
【００２３】
ブレードの取り付け／取り外しを、図６を参照しながら説明する。嵌合は、本質的に２段階で行われる。
【００２４】
作業場で個別に行うことができる（これは本発明の重要な利点の一つである）第１段階は、全てのロッド２０を制御リング３０に個別に取り付け、それらを、係止リング３４を用いて適所に係止する。これを行うには、各ロッドにおいて、ロッドの第１オリフィス２２にライナ３２をかしめることによって取り付け（他の技術を使用して、リング３２ｂをスリーブ３２ａに固定することもできる）、次いで組立体を、制御リング３０の穴４８に挿入する。その後、ピボット２４を係止リング３４の開口部３６に挿入し、このピボットをライナ３２に単に挿入することにより、ロッドの端部２０ａにピボット２４を固定する。全てのロッドを設置すると、残った作業は、係止リングを内側ブレードの隙間の半分の距離だけ回転させることであり、するとピボット２４は、自動的に適所に係止され、制御リング３０に固定され、一体型の組立体が形成される。摺動するリング３４の２つの部品は、例えば嵌合（図示せず）により互いに係止される。
【００２５】
現場で直接行われる第２段階では、組立体全体をブレード１０の種々のピボット１２上に直接組み立てる。これを行うには、ロッドの端部２０ｂを、ピボットのシート４４ａ上に１つずつ置き、該端部２０ｂを、ストッパ座金３６を介して固定ねじ４０によりピボットにそれぞれ固定する。固定ねじ４０を使用してストッパ座金４６を締めることにより、積層構造の層をともに押し込み、これにより、第２オリフィス３８の内壁で好ましくない剥離（層間剥離）を防止する。ロッドの他端でピボット２４を嵌合することにより、第１オリフィス２２の内壁でも同様な作用が得られる。
【００２６】
これは、本発明の別の重要な態様であり、ブレードピボットとロッドとの間の遊びを自動的に補償して、かかる組立体に固有の、製造公差により生じるヒステリシスを制限するために、ロッド２０が、スロット４４の平坦な縁部４４ｃと４４ｄとの間のスロット４４の幅より僅かに大きな平坦な形状の幅を有していることである。取り付けを簡単にするために、図２に示すような「ｆ」の変形を得るべく、ロッドを、その製造時に（その長手方向の軸線回りに）湾曲させるのが好ましい。しかし、平坦に製造したロッドに、僅かな圧力を加えて取り付けることもできる。
【００２７】
上記の手順を正確に逆の順序で行うことにより、取り外すことができる。しかし、上述の構造における本発明の別の利点は、各ロッドを個別に取り外すことができる点である。先ず、固定ねじ４０及びストッパ４６を取り外し、係止リング３４の穴３６を、ピボット２４に一致させ（勿論このリングは既に係止解除されている）、取り外されるロッド２０に対応するピボット２４を抜き取り、最後に、このロッドを制御リング３０の穴４８から抜き取る。その後、単に逆の手順を行うだけで、新たなロッドを適所に取り付け直すことができる。
【００２８】
図７から９は、本発明の第２の実施形態を示す。ここでもロッドは、積層構造であるが幾何形状が異なる。特に、ブレードピボット１２に結合されることになる第２端部２０ｂが、徐々に接続される反対の端部２０ａよりも幅が大きく、第２オリフィス３８は、特に図９に示される特別の目的の非円形の切り抜きを有する。切り抜きは、ロッドをブレードピボットに対して中心合せし案内するためのものである。切り抜きは、その略長方形の中心領域５０の両側と、ロッドの長手方向中心軸線の両側に、タブ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを有する。これらのタブは、ブレードピボット１２の上部から現れたほぞ５４ａ、５４ｂに当たって曲げられる。その中心部は、固定ねじ４０を中心合せするためのものであり、その軸線は、この長方形の領域内に完全に入っており、タブは、固定ねじとストッパ座金４６の作用でほぞに当たって一度曲がると、ロッドとブレードピボットとの間の遊びを自動的に補償する案内を提供する。
【００２９】
図７は、固定ねじ４０を嵌合する前と後の、第２端部２０ｂでのロッドの固定を示す断面図である。第１の実施形態と同じ要素には、同じ参照符号を付す。ロッド２０のタブ５２ｃ、５２ｄ上のほぞ５４ｂにより加えられる変形作用により、ロッドは遊びなく完全に保持される。最後に、図８は、ブレードの制御リングへの連結を３つの異なるステップで示す斜視図である。ブレードピボットの上部には半径方向に向いたほぞが設けられている。前述の実施形態と同じ方法で、ロッドを全て一緒に或いは個別に取り付け／取り外すことができる。これについては前述の実施形態を参照されたい。
【００３０】
上述のように、積層構造等の柔軟な複合構造を使用することにより、作動領域全体にわたり、柔軟性と機械的強度を組み合わせることができ、特に有利である。この領域では、捻れ変形に対する耐性が殆ど変化しないという点に有益な特徴があり、これはブレードピッチを正確に制御できることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置の第１の実施形態の拡大断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ平面断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ平面断面図である。
【図４】図１の制御装置の斜視図である。
【図５】本発明の制御装置に使用される弾性ロッドを示す図である。
【図６】図１の制御装置の設置の連続的なステップの斜視図である。
【図７】本発明の制御装置の第２の実施形態の拡大断面図である。
【図８】図７の制御装置の斜視図である。
【図９】本発明の制御装置に使用される弾性ロッドを示す図である。
【符号の説明】
１０  ブレード
１２、２４  ピボット
１４、２６  軸
１６ａ、１６ｂ  ブッシング
１８  本体
２０  ロッド
２０ａ  第１端部
２０ｂ  第２端部
２２  第１オリフィス
２８  ハウジング
３０  制御リング
３２  ライナ
３２ａ  スリーブ
３２ｂ  リング
３４  係止リング
３６  開口部
３８  第２オリフィス
４０  固定ねじ
４２  テーパ止まり穴
４４  スロット
４４ａ  シート
４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ  縁部
４８  穴
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ  タブ
５４ａ、５４ｂ  ほぞ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004643077.tif 000007
【図７】
0004643077.tif 000008
【図８】
0004643077.tif 000009
【図９】
0004643077.tif 000010