(57)【要約】【課題】応力をかけずに羽根を回転駆動可能にし、摩擦をなくして転がりエレメントの磨耗を抑えた、特にターボ機関のコンプレッサで取付角度が可変である羽根の、簡単かつ高信頼性のガイド装置を提供する。【解決手段】羽根は、カウリングの円筒ハウジング（１０）に取り付けられて、このハウジングで軸受により軸を中心として回転ガイドされる円筒形の軸方向後部（６）からなるピボットを含んでおり、前記軸受が、円錐ころ（１７）を備えたスラストころ軸受（１４、１５）であり、これらのころの軸が、羽根の回転軸にほぼ垂直であることを特徴とする。【選択図】      図１
2005016525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付角度が可変である羽根のガイド装置、特にはターボ機関のコンプレッサにおけるガイド装置であって、羽根が、カウリングの円筒ハウジング（１０）に取り付けられて、このハウジングで軸受により軸を中心として回転ガイドされる円筒形の軸方向後部（６）により形成されるピボットを含んでおり、前記軸受が、円錐ころ（１７）を備えたスラストころ軸受（１４、１５）であり、これらのころの軸が、羽根の回転軸にほぼ垂直であることを特徴とする、装置。
【請求項２】
円錐ころを備え、互いに軸方向に間隔をあけた２個のスラストころ軸受（１４、１５）を含んでおり、各スラストころ軸受におけるころ（１７）の回転軸が、羽根の回転軸（３）にほぼ垂直な同一面にあることを特徴とする、請求項１に記載のガイド装置。
【請求項３】
前記スラストころ軸受の各々は、間にころ（１７）が収容される２個の環状リング（２０、２１）を備えており、前記リングの各々が、羽根の回転軸（３）にほぼ垂直な面にあることを特徴とする、請求項１または２に記載のガイド装置。
【請求項４】
各スラストころ軸受の円錐ころ（１７）をこの軸受のリング（２０、２１）の間で締めつける手段（３８）を含んでおり、締めつけ方向が羽根の回転軸（３）に平行であることを特徴とする、請求項３に記載のガイド装置。
【請求項５】
前記スラストころ軸受（１４、１５）のころ（１７）の静的な締めつけ応力は、羽根に作用する空気力学的な力がこれらのころに及ぼす応力を上回ることを特徴とする、請求項４に記載のガイド装置。
【請求項６】
第一のスラストころ軸受（１５）が、一方のリングにより羽根（８）の一端で支持され、他方のリングによりカウリングのハウジング（１０）のショルダで支持され、他方のスラストころ軸受（１４）が、一方のリングによりカウリングのハウジング（１０）のショルダで支持され、他方のリングにより、羽根の軸方向後部（６）にねじ留めされる締めつけナット（３８）で支持されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のガイド装置。
【請求項７】
前記スラスト軸受（１４、１５）が、カウリングのハウジング（１０）内で、このハウジングの内部に突出して設けられたクラウン（２４）の両側に取り付けられ、クラウン（２４）の半径方向の面が、カウリングのハウジングのショルダを形成することを特徴とする、請求項６に記載のガイド装置。
【請求項８】
第一のスラストころ軸受（１４）が、羽根（８）の端の半径方向の面と、カウリングのハウジングのショルダの半径方向の面とでリングを支持することにより、カウリングのハウジング（１０）に気密に取り付けられることを特徴とする、請求項６または７に記載のガイド装置。
【請求項９】
各スラストころ軸受（１４、１５）が、羽根の軸方向後部（６）にセンタリングされて固定された環状リング（２１）と、カウリングのハウジング（１０）にセンタリングされて固定された環状リング（２０）とを含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のガイド装置。
【請求項１０】
カウリングのハウジング（１０）にセンタリングされるスラストころ軸受のリング（２０）が、互いに最も接近して配置されるリングであり、羽根の軸方向後部（６）にセンタリングされる２個のスラストころ軸受のリング（２１）が、互いに最も離れたリングであることを特徴とする、請求項９に記載のガイド装置。
【請求項１１】
カウリングにセンタリングされたリング（２０）が、回転固定され、軸方向後部（６）にセンタリングされたリング（２１）が、回転式であることを特徴とする、請求項９または１０に記載のガイド装置。
【請求項１２】
前記スラストころ軸受（１４、１５）が、気密であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のガイド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、たとえば飛行機のターボジェットエンジンまたはターボプロップエンジン等のターボ機関のコンプレッサに、空気を取り入れる指向性の羽根のような、取付（ｃａｌａｇｅ）角度が可変である羽根（ａｕｂｅ、ｂｌａｄｅ）のガイド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知のガイド装置は、ターボ機関のステータの羽根をその軸を中心として回転させることにより、ロータの羽根で偏向されるガス流を補正可能である。ガス流の補正制御は、装置の様々な回転と、ガスの動特性とに応じて実施され、ターボ機関の性能を向上させうる。
【０００３】
大方の設計では、仏国特許公開第２７４３８４６号明細書、仏国特許公開第２８１４２０６号明細書、米国特許第５２１５４３４号明細書に記載されているように、これらの回転羽根が、摩擦防止材料、たとえば焼結青銅からなるブシュにより回転ガイドされ、前記ブシュが、ターボ機関のステータをなすカウリングの突起内に加工された円筒形の中ぐりに固定される。回転羽根は、ブシュと同じ材料からなるリングにより軸方向にブロックされる。
【０００４】
上記のガイド手段は、羽根の回転操作に大きな応力を要する抵抗トルクを発生し、寿命が短い。米国特許第３６７４３７７号明細書および米国特許第２７７８３７７号明細書では、こうしたガイド手段に代えて、玉軸受、ころ軸受、または針状ころ軸受を用いており、ころまたは針の回転軸は、羽根の回転軸に平行である。しかしながら、こうしたガイド手段で用いられた軸受により羽根の回転に抗して及ぼされる抵抗トルクを減少できるとしても、提供されている解決方法は完全に満足のいくものではない。事実、ターボ機関内のガス流により回転羽根に空気力学的な応力が及ぼされると、羽根をガイドする軸受の転がりエレメント（球、針、またはころ）にかかる負荷が均質ではなくなり、すなわち、非常に大きな負荷がかかる転がりエレメントもあれば、殆ど負荷のかからない転がりエレメントもある。その結果、転がりエレメントの磨耗が均質に配分されず、非常に負荷のかかる転がりエレメントは、負荷がかからないか負荷の少ない転がりエレメントよりもずっと早く磨耗してしまうので、軸受の老化が加速され、これを監視して定期的に交換する必要が出てくる。
【特許文献１】仏国特許公開第２７４３８４６号明細書
【特許文献２】仏国特許公開第２８１４２０６号明細書
【特許文献３】米国特許第５２１５４３４号明細書
【特許文献４】米国特許第３６７４３７７号明細書
【特許文献５】米国特許第２７７８３７７号明細書
【特許文献６】米国特許第２７７８５６４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、応力をかけずに羽根を回転駆動可能にし、転がりエレメントの時期尚早の磨耗を回避し、羽根のピボットのガイド手段のメンテナンスが少なくてすむ、摩擦のない高信頼性のガイド手段により、上記の不都合を回避し、支持体における羽根のピボットのガイドの問題に技術的に簡単な解決方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は、特にターボ機関のコンプレッサで取付角度が可変である羽根のガイド装置を提案し、羽根が、カウリング（ｃａｒｔｅｒ）の円筒ハウジング（ｌｏｇｅｍｅｎｔ）に取り付けられて、このハウジングで軸受により軸（ａｘｅ）を中心として回転ガイドされる円筒形の軸方向後部（ｑｕｅｕｅ  ａｘｉａｌｅ）により形成されるピボット（ｐｉｖｏｔ）を含んでおり、この装置は、前記軸受が、円錐ころを備えたスラストころ軸受であり、これらのころの回転軸が、羽根の回転軸にほぼ垂直であることを特徴とする。
【０００７】
本発明の他の特徴によれば、ガイド装置が、円錐ころを備え、互いに軸方向に間隔をあけた２個のスラストころ軸受を含んでおり、各スラストころ軸受におけるころの回転軸が、羽根の回転軸にほぼ垂直な同一面にある。
【０００８】
各スラストころ軸受は、間にころが収容される２個の環状リングを備えており、前記リングの各々が、羽根の回転軸にほぼ垂直な面にある。
【０００９】
ガイド装置は、各々のスラストころ軸受の円錐ころをこの軸受のリング間で締めつける手段を含んでおり、締めつけ方向が羽根の回転軸に平行である。
【００１０】
軸受のリング間にあるころの静的な締めつけ応力は、羽根に作用する空気力学的な力がこれらのころに及ぼす応力を上回る。
【００１１】
ころの回転軸が羽根の回転軸に垂直であるスラストころ軸受は、強い半径方向の負荷に耐えられる一方、特に、ころの軸および針の軸が羽根の回転軸に平行で、ごく弱いか、またはほぼゼロの軸方向の負荷にしか耐えられない針状ころ軸受やころ軸受とは違って、非常に強い軸方向の負荷にも耐えられる。本発明による装置のこれらの特徴により、たとえば固定ナットを用いてこれを羽根の軸方向後部のねじ切り自由端に締めつければ、スラストころ軸受を劣化させずに、このスラストころ軸受に軸方向の強い力を及ぼすことができる。ころと、ころに接するスラスト軸受のリングの面とが円錐形であるので、スラスト軸受にナットが及ぼす軸方向の力は、軸方向および半径方向のプリチャージ力となってころに配分される。スラスト軸受にナットが及ぼす軸方向の力は、羽根に及ぼされる空気力学的な力がころにもたらす応力よりも、ころに及ぼされるプリチャージ力が強くなるように決定される。このようにスラストころ軸受にナットを軸方向に締めつけることにより、ガスが羽根に及ぼす力の強さや向きの変動とは無関係に、ターボ機関の作動時にもたらされる応力が、ころ全体に均質に配分される。直接の影響としては、経時的な磨耗、特に羽根の回転操作時の磨耗が全てのころに均質に配分されるので、スラストころ軸受の耐用年数が著しく延び、スラストころ軸受の交換に必要なメンテナンス作業の頻度を減らすことができる。しかも、使用されるスラストころ軸受は標準的な寸法および形状であるので、リングを特別に製造する必要は全くなく、スラストころ軸受は、大部分の軸受メーカーから安価で提供される。
【００１２】
また、スラストころ軸受の使用により、摩擦が殆どなく、羽根の回転移動に必要な応力はごくわずかで、羽根の軸をその支持体でガイドし、この支持体に対して羽根を軸方向にブロックすることができる。このような応力の減少により、従来技術で使用されていたものよりもずっと単純で安価な羽根の駆動手段を用いることができる。これらの駆動手段は、たとえば、ＭＩＭタイプのリンクロッドや、単独ジャッキを備えた制御手段を含むことができる。
【００１３】
本発明の別の有利な特徴は、たとえばスラストころ軸受のリング間に固定された環状の気密フランジの使用により、スラストころ軸受が気密であることにある。さらに、本発明によれば、羽根に最も近いスラストころ軸受が、羽根の一端の半径方向の面で一方のリングを支持し、カウリングのハウジングに形成されるショルダの半径方向の面で他方のリングを支持することにより、カウリングのハウジングに気密に取り付けられる。これらの気密性により、特に、ロータと、ステータのタービン翼列とを含むターボ機関の内部機構を外部環境から簡単かつ有効に隔離できる。
【００１４】
本発明の他の特徴によれば、第一のスラスト軸受が、一方のリングにより羽根の一端で支持され、他方のリングによりカウリングのハウジングのショルダで支持され、他方のスラスト軸受が、一方のリングによりカウリングのハウジングのショルダで支持され、他方のリングにより、羽根の軸方向後部にねじ留めされる締めつけナットで支持され、スラスト軸受は、カウリングのハウジング内で、このハウジングの内部に突出して設けられたクラウンの両側に取り付けられ、クラウンの半径方向の面が、カウリングのハウジングのショルダを形成し、各スラスト軸受が、羽根の軸方向後部にセンタリングされて固定された環状リングと、カウリングのハウジングにセンタリングされて固定された環状リングとを含み、カウリングのハウジングにセンタリングされるリングが、互いに最も接近して配置されるリングであり、羽根の軸方向後部にセンタリングされるリングが、互いに最も離れたリングであり、カウリングにセンタリングされるリングが、回転固定され（ｆｉｘｅｅ  ｅｎ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）、羽根の軸方向後部にセンタリングされるリングが、回転式である（ｔｏｕｒｎａｎｔ）。
【００１５】
本発明は、添付図面に関して例としてなされた以下の説明を読めば、いっそう理解され、本発明の他の特徴、細部、および長所がいっそう明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１、２は、ターボ機関のコンプレッサ２における取付角度が可変の羽根１を示しており、この羽根は、ターボ機関のステータ４に対して軸（ａｘｅ）３を中心として回転可能である。羽根の軸３は、ターボ機関のロータ（図示せず）の回転軸５に対して垂直であるか、または垂直ではない。２個の円筒ピボット（ｐｉｖｏｔ）６、７は、羽根１の端８、９から回転軸３に沿って伸びている。上のピボットは、羽根１の円筒形の軸方向後部６から形成され、ステータ４の突起１１に形成された円筒ハウジング１０に取り付けられる。羽根の他端９から延びる下のピボット７は、ターボ機関のロータ側の支持体（図示せず）の円筒ハウジングに取り付けられる。軸方向後部６は、本発明によるガイド装置によりステータ４の円筒ハウジング１０でガイドされる。下の軸７のガイド装置は、羽根１を回転可能にするのに必ずしも必要というわけではなく、たとえば米国特許第２７７８５６４号明細書に記載されたような従来技術から公知の装置とすることができ、図１では示していない。
【００１７】
円筒ハウジング１０が形成される突起１１は、ターボ機関のロータの回転軸５に対して垂直に、またはそうではなく、ステータ４の半径方向外面に延びている。円筒ハウジング１０は、その端に、円形の断面を持つ２個の同軸の円筒部分１３を含み、この円筒部分は、ハウジング１０の内部に突出して形成されるクラウン２４により分離されている。軸方向後部６は、寸法特性および機械特性が同じである、円錐ころを備えた２個のスラストころ軸受１４、１５により円筒ハウジング１０にセンタリングされ、回転ガイドされる。各スラストころ軸受１４、１５のころ１７の軸１６は、羽根１の回転軸３に対して垂直な同一面にある。各スラストころ軸受１４、１５は、クラウン２４の両側の端の円筒部分１３に取り付けられる。標準タイプのこれらのスラストころ軸受１４、１５は、それぞれ、ころ１７を間に収容した２個の同軸の環状リング２０、２１を含み、各リングが、羽根１の回転軸３に対して垂直な面にある。各スラストころ軸受１４、１５のリング２０、２１は、羽根１が回転駆動される際のころの移動時に、ころ１７をガイドする環状路を形成する。各スラスト軸受１４、１５のリング２０、２１の間で円形に配置されるころ１７は、ころの保持器２３により、規則正しい間隔で保持される。
【００１８】
クラウン２４は、羽根１の回転軸３を中心として、円筒ハウジング１０の内壁に突出部を形成する。スラストころ軸受１４、１５は、クラウン２４の両側に取り付けられ、各軸受が、一方のリング２０によりクラウン２４の半径方向の面２７、２８のいずれかで軸方向に支持される。各スラストころ軸受１４、１５は、クラウン２４で支持されるリング２０により、対応する円筒部分１３にセンタリングされる。
【００１９】
各スラストころ軸受１４、１５は、また、クラウンから最も離れたリング２１により羽根の軸方向後部６の円筒軸受面（ｐｏｒｔｅｅ  ｃｙｌｉｎｄｒｉｑｕｅ）２９、３０にセンタリングされる。軸方向後部６におけるスラストころ軸受のセンタリングに必要な２個の円筒軸受面２９、３０は、同じ直径を有し、２個の円筒軸受面の直径よりも小さい直径を持つ軸方向後部の円筒部分により結合される。
【００２０】
円筒ハウジング１０の円筒部分１３にセンタリングされるリング２０は、回転固定され（ｆｉｘｅｅ  ｅｎ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）、羽根の軸方向後部６にセンタリングされるリング２１は、回転式であって、軸方向後部６と回転結合される（ｓｏｌｉｄａｉｒｅ  ｅｎ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）。円筒ハウジング１０の部分１３にセンタリングされるリング２０の固定は、締りばめおよび／または貼り合わせばめにより実施可能である。
【００２１】
羽根１の側に配置されるスラストころ軸受１５は、軸方向後部６にセンタリングされるリング２１により、羽根８の端で軸方向に支持される。スラストころ軸受１５を軸方向後部６にセンタリング可能にする円筒軸受面３０は、羽根の一端からリング２１の高さに相当する高さに延びる。
【００２２】
軸方向後部６の自由端側に配置されるスラストころ軸受１４は、そのリング２１により、羽根を回転駆動するレバーまたはリンク３６の環状部分３５で支持され、環状部分３５が軸方向後部６に係合される。
【００２３】
レバーまたはリンク３６の環状部分３５は、軸方向後部６のねじ切り端３９にねじ留めされるナット３８により、直接またはリング４４を介して、スラストころ軸受１４に軸方向に締め付けられる。
【００２４】
レバー３６の環状部分３５は、軸方向後部６の一部の対応する偏平部４３に協働する少なくとも一つの偏平部から形成された円筒形の内面を有し、この軸方向後部を中心として、かつ羽根１に対して、レバー３６を相対回転不能に結合するように係合される。
【００２５】
図示された実施形態では、各スラストころ軸受１４、１５が、２個のリング２０、２１の間に固定された２個の環状気密フランジ（図示せず）を備え、気密である。
【００２６】
このような組立では、２個のスラストころ軸受１４、１５の間のクラウン２４の配置および、羽根の端８と締めつけナット３８との間にある２個のスラストころ軸受１４、１５の配置により、ターボ機関のカウリング４に対する軸方向後部６を並進固定し（ｉｍｍｏｂｉｌｉｓｅｒ  ｅｎ  ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）、従って、羽根１を並進固定できる。
【００２７】
ガイド装置の組立時に、最終組立ステップは、所定のトルクで軸方向後部７を中心として固定ナット３８を締め付けることからなり、それによってステータ４に対して羽根１を並進固定し、また、スラストころ軸受１４、１５のころ１７にプリチャージを与える。ナット３８の締め付けにより発生する圧縮力は、スラストころ軸受１４、１５の各々に軸方向に付与され、この軸受のリング２０、２１の間でころ１７を締めつける。その場合、軸方向後部６の自由端側に配置されたスラストころ軸受１４は、レバー３６の環状部分３５とクラウン２４との間で締め付けられ、羽根１の側に配置されるスラストころ軸受１５は、羽根の端８とクラウン２４との間で締め付けられる。
【００２８】
ころ１７と、このころ１７に接するリング２０、２１の面とが円錐形であるので、各スラストころ軸受１４、１５に及ぼされる圧縮力は、軸方向および半径方向のプリチャージ力となってころ１７に分散される。軸方向後部６にねじ留めされるナット３８に加えられる締め付けトルクは、ターボ機関のガス流から生じて羽根１に及ぼされる空気力学的な応力がころ１７にもたらす負荷よりも、ころ１７に及ぼされるプリチャージ力がずっと大きくなるように決定される。このプリチャージにより、ターボ機関の作動時にころ１７が耐えられる負荷は、ガスが羽根１に及ぼす力の強さや向きの変動とは無関係に、ころ１７全体に常に均質に配分される。
【００２９】
本発明の変形実施形態では、２個のスラストころ軸受１４、１５の寸法および／または機械特性が異なる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による装置の実施形態を示す概略的な断面図である。
【図２】図１に示した装置の一部を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  羽根
２  コンプレッサ
３  回転軸
４  ステータ
５  回転軸
６、７  円筒ピボット
８、９  端
１０  円筒ハウジング
１１  突起
１３  円筒部分
１４、１５  スラストころ軸受
１６  ころの軸
１７  円錐ころ
１８  羽根の端
２０、２１、４４  リング
２３  保持器
２４  クラウン
２７、２８  面
２９、３０  円筒軸受面
３５  環状部分
３６  レバー
３８  締めつけ手段
３９  ねじ切り端
４３  偏平部
【図１】
2005016525.tif 000003
【図２】
2005016525.tif 000004