(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部をそれぞれ有する周辺スロットを備える本体と、この本体と共同して環状空間を画成する径方向内側および径方向外側の差込みフックと、を含むハブと、
前記スロットのうちの１つに収容される取付部をそれぞれ有する複数のブレードと、
前記ブレード取付部に隣接し、前記ブレードに作用する軸方向荷重を前記差込みフックに伝達する荷重伝達要素と、
径方向内側および径方向外側の差込み突出部を有するとともに、これらの差込み突出部が前記差込みフックと係合する状態で前記環状空間に収容される差込みリングと、
前記ハブに対する前記差込みリングの回転を防止するために前記ハブに固定されたロックと、を有することを特徴とするブレード付きロータ。
【請求項２】
前記荷重伝達要素は、前記ブレード取付部に隣接して前記環状空間に収容されるスナップリングであることを特徴とする請求項１記載のブレード付きロータ。
【請求項３】
前記ブレード取付部の径方向内側で前記スロットにそれぞれ収容されるスペーサを有することを特徴とする請求項１記載のブレード付きロータ。
【請求項４】
前記荷重伝達要素は、前記スペーサに設けられた径方向に突出するフランジであることを特徴とする請求項３記載のブレード付きロータ。
【請求項５】
前記フランジは、前記環状空間に収容されることを特徴とする請求項４記載のブレード付きロータ。
【請求項６】
前記径方向内側の差込みフックは、前記径方向外側の差込みフックから周方向でずれていることを特徴とする請求項１記載のブレード付きロータ。
【請求項７】
前記ロックは、前記ハブにボルト留めされているとともに、前記差込みリングに設けられた隣接する径方向内側の突出部の間の空間に軸方向に突出する複数のタブを有する保持リングであることを特徴とする請求項１記載のブレード付きロータ。
【請求項８】
前記スロットは、湾曲していることを特徴とする請求項１記載のブレード付きロータ。
【請求項９】
前記ハブは、タービンエンジン用のファンハブであり、前記ブレードは、ファンブレードであることを特徴とする請求項１記載のブレード付きロータ。
【請求項１０】
開口部をそれぞれ有する周辺スロットを備える本体と、この本体と共同して環状空間を画成する径方向内側および径方向外側の差込みフックと、を含み、前記径方向内側の差込みフックが前記径方向外側の差込みフックから周方向でずれているハブと、
前記スロットのうちの１つに収容される取付部をそれぞれ有する複数のブレードと、
前記ブレード取付部の径方向内側で前記スロットにそれぞれ収容されるスペーサと、
前記ブレード取付部に隣接して前記環状空間に収容されるスナップリングと、径方向内側および径方向外側の差込み突出部を有するとともに、これらの差込み突出部が前記差込みフックと係合する状態で前記環状空間に収容される差込みリングと、
前記ハブに対する前記差込みリングの回転を防止するために、前記ハブにボルト留めされているとともに、前記差込みリングに設けられた隣接する径方向内側の突出部の間の空間に軸方向に突出する複数のタブを有する保持リングと、を有することを特徴とするブレード付きロータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレード付きロータ用の軸方向保持装置およびその部品に関し、特に、ガスタービンエンジン用のファンロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機用のガスタービンエンジンで使用される種類のファンロータは、回転軸を中心に回転可能なハブと、このハブから径方向に延在するブレードの列と、を含む。ハブは、周方向に設けられた連続する周辺スロットを含む。各々のスロットは、軸方向もしくは主に軸方向に延びるとともに、それぞれ内向きに面する座面を備える一対の突出ラグを有する。各々のスロットは、スロットの中心線が回転軸に対して平行もしくは斜めに方向づけられるように、径方向から見て直線状とすることができ、または湾曲した中心線および対応する湾曲形状を有することができる。各々のスロットは、ブレードの設置および除去を容易にするために、一般にハブの前方端もしくはハブの後方端のいずれか、またはその両方で開口している。
【０００３】
ブレードは、１つのスロットに収容される取付部と、ハブの周辺部を超えて径方向に突出するエアフォイルと、をそれぞれ含む。取付部の側面上の座面は、スロットのラグの座面と接触して、ブレードを径方向でハブ内に捕捉する。設置されたブレードは、軸方向保持装置によって軸方向でスロット外に移動することが防止される。
【０００４】
エンジンの動作時には、完全に組み立てられたブレード付きロータは、回転軸を中心に回転する。各々のブレードは、回転方向で２つの隣接ブレードの一方に追従されるとともに、他方の隣接ブレードによって先導される。従って、ブレード列の各々のブレードは、追従する隣接ブレードと先導する隣接ブレードを有するということができる。
【０００５】
動作時には、ブレードの破片がブレードの残りの部分から分離するおそれがある。このような分離は、一般に異物の吸入や疲労破壊によって起こる。分離したブレードの破片は、ブレード全体の実質的な部分を含みうるので、分離の発生は、まれではあるが潜在的に危険であり、エンジンの設計において危険のないように考慮する必要がある。エンジンの設計者は、単一のブレードの分離を安全に許容する数多くの方法を案出してきた。しかし、エンジンに過大な重量、コスト、または複雑さを追加することなく、２つ以上のブレードの分離に対応することは非常に困難であることが分かった。従って、１つのブレードの分離が、その他のブレードの分離を誘発しないことが重要である。
【０００６】
最初に分離したブレードは、追従する隣接ブレードのエアフォイルと接触した場合に、この隣接ブレードの分離を引き起こしうる。追従するブレードは、最初に分離したブレードを後方に押し、このとき前方向の反力を受ける。この反力は、追従するブレードをそのハブスロット内に軸方向に捕捉する軸方向保持装置を通常圧倒し、このスロットからブレードを放出させるおそれがある。従って、軸方向保持装置が、このような事態に耐えうることが重要である。
【０００７】
航空機エンジンのファンロータの他の望ましい特性は、空転によって生じる摩耗に対する耐性である。空転は、航空機の乗員が飛行中に機能不良もしくは損傷したエンジンを停止させたときに起こる状態である。航空機の連続する前方移動によって、周囲空気がファンブレードの列を通るように押し込まれ、ファンロータがゆっくりと回転すなわち“空転”する。また、空転は、停止した航空機のエンジンに風が吹き込んだときにも起こる。空転時の回転速度は、ディスクスロットのラグに対してブレードの取付面を遠心方向に押し付けるには遅すぎる。このため、ブレードの取付部は、ハブスロットの面を繰り返し擦って、ブレードの取付部およびハブの摩耗を加速させる。ハブおよびブレードは共に非常に高価なので、摩耗の加速はエンジンの所有者が容認できるものではない。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許出願第１０／１２３，４５３号明細書
【０００９】
【特許文献２】
米国特許出願第１０／１２３，５４９号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
取付部およびハブの摩耗の加速は、ブレードとハブスロットとを確実に密に嵌合させることによって軽減することができる。また、スロットに対して取付部の径方向寸法を小さくし、この寸法差を、ブレードの取付部の径方向内側でハブスロットにぴったりとはまるように収容されるスペーサによって塞ぐことができる。いずれの方法でも、気密性が過剰であると、ブレードの設置および除去が複雑になってしまう。さらに、ブレードの設置時または除去時に互いに対して摺動する面は、これらの面に存在しうる研磨性の汚染物質によって損傷を受けるおそれがある。過剰な気密性は、損傷の危険性を高める。従って、ブレードを確実に密に勘合させるだけでなく、ブレードの設置時および除去時に高価な部品が損傷するおそれを最小化することが重要である。
【００１１】
従って、本発明の目的は、タービンエンジンファンロータなどのブレード付きロータのための改良された軸方向保持装置を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、空転による損傷を最小化するとともに、過剰な損傷のおそれを伴わずに、確実にブレードを容易に設置および除去できるようにすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ブレード付きロータのための軸方向保持装置は、差込みフックを備えるハブ、これらのフックと係合する差込み突出部を備える差込みリング、およびフックによって画成される環状空間に収容される荷重伝達要素を含む。理想的には、荷重伝達要素は、実質的に周方向に連続するスナップリングである。分離または他の異常によってブレードに過剰な軸方向荷重が加わると、スナップリングは、この荷重を差込みフックに安全に分散させ、ブレードがスナップリングを切断してそのスロットから軸方向に放出されるのを防ぐ。ロータブレード自体は、スナップリングのエネルギ吸収能力を改善する面取り部を有する取付部を特徴とする。各々のブレードと対応するスロットとの境界面には段が付いている。理想的には、境界面は、ブレード取付部の径方向内側でハブスロットに収容される段付きのスペーサである。このスペーサは、空転による摩耗を防止するために、確実に密な嵌合を提供する。スペーサの段付きの部分は、ブレードの設置および除去における損傷のおそれを減少させる。このスペーサは、さらに、ブレードの分離時にスナップリングに軸方向荷重を伝達するのを補助する。
【００１４】
本発明の主な利点は、複数のブレードの分離を防止する機能である。他の利点は、空転時およびブレードの設置時および除去時に、ハブおよびブレードの損傷を防止もしくは最小化する段付きスペーサの機能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
主に図１，図２を参照すると、航空機のガスタービンエンジンのファンロータは、回転軸１４を中心に回転可能なハブ１２を含んでいる。このハブ１２は、周方向に設けられた連続する周辺スロット１６を有する。図示のスロットは、径方向から軸に向かって見た場合に湾曲した中心線１８とこれに対応する湾曲したプロファイルを有する。中心線は、曲率半径Ｒを有する。また、スロットは、回転軸に対して平行もしくは斜めに方向づけられた直線状の中心線を有する直線状のスロットとすることもできる。ハブの前方端部、ハブの後方端部、またはその両方に設けられたスロット開口部２２が、以下で説明するようにファンブレードの軸方向での設置および除去のために設けられている。本明細書では、“軸方向”とは厳密に回転軸１４に平行な方向だけでなく、湾曲したまたは直線状のスロットによって定められるスロット方向のように軸に対していくらか平行でない方向も含んでいる。図９に最もよく示されているように、各スロットは、床部２６と、内側に面する座面３０を備える一対の突出ラグ２８によって径方向に境界づけられている。
【００１６】
さらに図３を参照すると、ハブは、本体３２を含み、この本体は、該本体から軸方向に突出する径方向内側および径方向外側の差込みフック３４，３６を備える。内側および外側のフックは、周方向で互い違いに設けられており、ハブ１２の本体３２と共同して環状空間３８を定める。
【００１７】
ファンロータは、さらに、代表的なブレード４０のようなファンブレードの列を含んでいる。各ファンブレードは、取付部４４、プラットフォーム４６、およびエアフォイル４８を備えるが、ブレードと一体でないプラットフォームを使用するロータもある。取付部は、底面５０を有する。また、取付部は、ハブスロットの形状に一致するように湾曲しているかまたは直線状である。図９に最も明瞭に示されているように、組み立てられたロータでは、各々のブレード取付部４４がハブスロットのうちの１つに収容される。各々の取付部の側面５４上の座面５２は、ラグの座面３０と協働して径方向でブレードを捕捉する。
【００１８】
主に図３，図４を参照すると、スペーサ５８が、ブレード取付部とスロットの床部との径方向中間で各々のハブスロットに収容されている。以下でより詳細に説明するこのスペーサは、比較的安価な部材であり、ラグおよび取付部のそれぞれの座面３０，５２（図９参照）が径方向で接触するように、もしくは少なくとも近接するようにこれらの部材を互いに対して押し付ける。このようにすることで、スペーサは、取付部が低回転速度でハブ１２を擦るおそれを制限して、高価なブレードおよびハブ１２の空転による損傷を防ぐ。原則として、ハブスロットの実質的に全体を占めるように取付部を径方向で充分に大きく形成し、スペーサを不要とすることができる。しかし、径方向の寸法が小さい取付部と共にスペーサを使用することは特定の利点を有する。例えば、ロータの組立時には、径方向の寸法が小さいブレード取付部は、ハブスロット内に容易に移動可能であり、これに続いてスペーサを挿入することができる。組立を完了するためにハードウェアに力を加えることが必要な場合には、この力は、ファンブレード自体ではなく、安価なスペーサに加えることができる。これにより、加えられる力が特に衝撃力である場合に、高価なブレードを損傷する危険性が軽減される。
【００１９】
荷重伝達要素が、ブレード取付部に隣接する環状空間３８に収容されている。好適な荷重伝達要素は、スナップリング６０である。このスナップリング６０は、割れ目６２（図２参照）を除いて連続しており、この割れ目６２は、技術者がスナップリングを充分にたわませて環状空間内にスナップリングを挿入することを可能とする。
【００２０】
主に図１，図２，図４を参照すると、さらに差込みリング６４が、環状空間３８に収容されている。この差込みリング６４は、径方向内側および径方向外側の差込み突出部６６，６８を備える。差込み突出部６６，６８は、ハブの差込みフック３４，３６と同様に、周方向で互い違いに設けられている。組立作業では、技術者は、差込みリングの内側および外側の突出部６６，６８が内側および外側のフック３４，３６と周方向でずれるように差込みリング６４を配置する。技術者は、続いて、環状空間３８内にリング６４を軸方向に移動させる。最後に、技術者は、内側および外側の突出部６６，６８が、内側および外側の差込みフック３４，３６の軸方向後方に位置し、かつこれらのフックと係合するまでリング６４を回転させる。差込み突出部６６，６８と差込みフック３４，３６との係合によって、差込みリング６４が軸方向に保持される。リング６４は、フック後方の環状空間３８内にぴったりとはまるので、技術者がリング６４を所定位置に回転させるためにドリフトまたはこれと同様の工具を使用できるように、リセスまたは機能的に同様の機構をリング６４に設けることができる。
【００２１】
主に図１，図５，図６を参照すると、ハブ１２に対する差込みリング６４の回転がロックによって防止されている。好適なロックは、複数のタブ７２を備える保持リング７０である。ボルト７４が、保持リング７０をハブに固定しており、各々のタブ７２は、周方向に隣接する内側の差込み突出部６６の間の空間に軸方向に突出する。これらのタブ７２は、差込みリング６４の突出部６６，６８が差込みフック３４，３６から外れるように突出部６６，６８を回転させる力に抵抗する。タブは、さらに、適切なロータバランスを確実に得るために、差込みリング６４を中心に位置決めするのを助ける。
【００２２】
動作時には、ファンブレードは、ブレードをそのスロット外に軸方向に動かす力にさらされるおそれがある。最も脅威となる力には、分離したブレードに追従して回転するブレードに加わるものがある。分離したブレードが追従するブレードに衝突すると、追従するブレードは、このブレードとこれに関連するスペーサ５８とがスナップリング６０に対して軸方向に押し付けられる反力を受ける。スナップリング６０は、この放出力を差込みリング６４に伝達し、差込みリングは、この力を多くの差込みフックの間で分散させる。湾曲した取付部を有するブレードでは、力の大部分が５つのフックの間で分散されると考えられている。これらのフックは、ハブスロットに隣接する２つの外側フック、スロットの径方向内側に位置する内側フック、そして程度は小さいがこの内側フックの両側のフックである。
【００２３】
図７〜図９を参照すると、本発明の他の実施例では、スペーサ５８ａのフランジが荷重伝達要素として機能する。フランジ付きスペーサは、基部７８とフランジ８０とを有する。スペーサの基部７８は、好適実施例の単純なスペーサと同様に、取付部４４とスロットの床部２６との径方向中間においてハブスロットに収容される。フランジ８０は、環状空間３８内に位置するとともに、ブレード取付部の前方端部に隣接するように径方向に突出する。さらに他の実施例では、スペーサのフランジは、スロット自体の内部に位置する。しかし、この構成では、フランジを収容するために取付部の前方側に対応するリセスを設けることが必要となるので、魅力的でない可能性がある。このようなリセスは、製造の複雑さおよびコストを増加させ、ブレードの構造的な一体性を損なうおそれがある。
【００２４】
動作時には、ブレードが、ブレードをそのスロット外に動かそうとする力を受けると、ブレード取付部がこの力をスペーサのフランジに伝達し、スペーサのフランジがこの力を差込みリング６４に伝達する。好適実施例と同様に、差込みリングは、続いて差込みフックの間でこの力を分散させる。差込みリング６４のプロファイルを仮想線で示す図９に最もよく示されているように、（クロスハッチングによって示される）取付部、スペーサフランジ、および差込みリングの一致する領域８２は比較的小さい。このため、ブレードは、差込みリング６４を貫通するおそれがある。従って、フランジ付きスペーサは、放出力が比較的小さい用途に最も適していると考えられる。
【００２５】
図１０，図１１は、スナップリング６０のエネルギ吸収能力を改善するように形状づけられたファンブレード４０を示している。このブレードは、凸状側面８４から凹状側面８６へと横方向に延在する湾曲した取付部４４を有している。取付部の横方向の幅はＷである。この取付部４４は、さらに近位端部８８から遠位端部９０まで延在し、近位端部８８は、荷重伝達要素（例えばスナップリング６０）に近接して配置される端部である。近位端部８８と凸状側面８４との接合部は、凸状端部９２と呼ぶことができる。同様に、近位端部８８と凹状側面８６との接合部は、凹状端部９４と呼ぶことができる。近位端部８８は、ブレードがハブスロットに設置されたときに、ハブの前方端部と平行になる従来通り方向づけられた面９８を含む。換言すると、従来面９８は、回転軸１４に垂直な平面内にある。また、近位端部８８は、面取り部も含んでいる。図示の面取り部は、従来面９８から横方向に延びるとともに、横方向の幅が取付部４４の横方向の幅Ｗよりも短い単一の面取り部１００である。面取り部１００は、最大深さｄと取付部の底面５０に平行な面に対して測定された面取り角αとを有する。従来面９８と面取り部１００は、リッジ１０２で接する。
【００２６】
面取りされた近位端部８８の利点は、従来の近位端部、すなわち横方向の幅Ｗの実質的に全体にわたって延びる従来面を有する近位端部の作用をまず検討することによって最もよく理解される。このようなブレードをそのスロットから軸方向に放出させる力が加わった場合に、スナップリングは、近位端部によってエネルギ伝達の二面剪断モードにさらされる。二面剪断モードでは、ブレード取付部の横方向の端部が、スナップリングを剪断するおそれがある。
【００２７】
これに対して、面取りされた近位端部は、スナップリングを塑性変形させ、リッジ１０２がスナップリングと接触する地点あたりで最大の変形が起こる。面取りされた近位端部は、スナップリングを剪断せずにこれを曲げる。スナップリングにかかる荷重に対するスナップリングの撓みを示したグラフの下の面積によって示されるように、エネルギ吸収能力の差は明らかである。図１３は、実験的試験に基づくこのようなグラフを示している。
【００２８】
好適実施例では、面取り部は、リッジから凸状端部まで横方向に延び、従来面は、リッジから凹状端部まで横方向に延びる。この方向性は、湾曲した取付部が過剰な力によってスナップリングに対して軸方向に押し付けられたときに、この取付部がたどる経路のために有利であると考えられている。ブレードは、そのスロットの湾曲したプロファイルに沿って移動するので、ブレードの凸状端部９２は、その凹状端部９４よりも先にハブスロット開口部２２から突出するおそれがある。面取り部を凸状側面８４により近く、かつ凹状側面８６から離れて設けることによって、凸状端部９２が突出するのを遅らせて、リッジ１０２によってスナップリングの湾曲を開始させることができる。面取り部１００は、スナップリングが曲がり始めた後に、スナップリングと接触してこれに放出力を分配する。
【００２９】
面取り角αは、スナップリングのエネルギ吸収能力を増加させるように選択されているとともに、少なくとも（取付部の曲率半径でもある）スロットの曲率半径Ｒの関数であり、かつこれに反比例している。すなわち、凸状端部が突出するのを確実に遅くするためには、曲率半径が比較的小さい取付部では、曲率半径が比較的大きい取付部よりも大きい面取り角が必要となる。しかし、面取り角が過剰に大きい場合には、リングの初期変形に続いて面取り部１００とスナップリング６０との完全な接触が妨げられ、望ましくない力の集中が生じるおそれがある。逆に、面取り角が小さすぎる場合には、隣接面は従来の面取りされていない面に近づくので、少ししかまたは全く有利でない。本出願の出願人によって製造されているエンジンでは、スロットの曲率半径が約９．０インチ（約２２．９センチ）であり、かつ面取り角が約１０度である。
【００３０】
原則として、面取り部は、実質的に取付部の横方向の全幅Ｗにわたって延びることができ、従来面９８が存在しなくてもよい。しかし、従来面は、機械加工の基準面として有用であり、ブレードの正確な製造を容易にするためには従来面が存在することが望ましい。
【００３１】
図１２Ａを参照すると、面取り部は、直線状のハブスロットに収容されるように設けられた実質的に平行な側面を備える直線状の取付部を有するブレードでも有用である。このようなスロットは、回転軸１４に対して平行かもしくは回転軸１４に対して規定されたスロット角度をなしている。面取り部を直線状の取付部に設ける場合には、それぞれの側面に１つの面取り部が隣接するように、合わせて２つの面取り部１００ａ，１００ｂを設けることが推奨される。各々の面取り部１００ａ，１００ｂは、対応する面取り角δ，σを有する。これらの面取り角は、通常等しく設けられる。面取り部１００ａ，１００ｂは、単一のリッジで接することができるが、回転軸に平行な平面にノーズ部１０４を設けることが望ましい。このノーズ部１０４は、機械加工の基準面として有用である。ノーズ部１０４とそれぞれの面取り部１００ａ，１００ｂとの接合部は、リッジ１０２ａ，１０２ｂである。直線状の取付部では、取付部の両方の側面が実質的に同時に直線状のスロットから突出するおそれがあるので、図１２Ａに示すような二重の面取り部を設けることが好ましい。これにより、ノーズ部は、外側の差込みフック３６から周方向にずれた位置でスナップリング６０と接触するので、取付部がスナップリングを剪断するおそれが減少するとともに、取付部がスナップリングを塑性変形させる可能性が増加する。面取り角δ，σは、スナップリングのエネルギ吸収能力を増加させるように選択される。
【００３２】
さらに、湾曲した取付部に二重の面取り部を設けることが望ましい場合もある。一方の面取り部は、リッジから凸状端部に向かって横方向に延び、他方の面取り部は、リッジから凹状端部に向かって横方向に延びる。図１２Ｂで示すように、湾曲したまたは直線状の取付部の近位端部は、楕円などのような丸くなったすなわち湾曲したプロファイルを有しうる。
【００３３】
続いて、図１４，図１５を参照すると、本発明のブレード付きロータは、ファンブレード４０と対応するハブスロット１６との間に段付きの境界面（ｔｉｅｒｅｄ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を有する。径方向で僅かに分解された図１５に示すように、段付きの境界面は、スロットの床部２６に面する内側接触面１０６と取付部の底面に面する外側接触面１０８とを備えるスペーサ５８を含む。外側接触面１０８は、３つの段すなわちステップ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの組を備える。隣接するステップ間の立ち上がり部１１２は、面取り部もしくはフィレット部などの好適な形態とすることができる。２つのステップの中心にそれぞれ設けられたポケット１１４は、スペーサ５８に多少の柔軟性を与える。所望であれば、スペーサが取付部の径方向内側の空間に確実にぴったりはまるように、ポケット１１４いっぱいに適切な圧縮材料をつめることができる。設置されたスペーサをスロットから容易に引き抜くことができるように、ねじ付きの開口部１１６にねじ付き工具（図示省略）が収容されている。段付きの境界面は、さらに、取付部の底面に３つのかみ合わさるステップ１１８ａ，１１８ｂ，１１８ｃの組を含む。
【００３４】
図９に最もよく示されているように、スペーサは、ブレード取付部の座面５２をハブのラグの座面３０に対して径方向外向きに押し付けるようにハブスロット１６に収容される。このことは、特に非常に低い回転速度において、取付部がスロットを擦ることによって、ハブ、取付部、またはその両方が損傷するのを防止するために重要である。
【００３５】
段付きの構成の利点は、最初に従来の平らなスペーサを検討することによって最もよく理解される。技術者が平らなスペーサをスロット１６に挿入すると、その内側および外側の接触面は、スロットの全長Ｌにわたって取付部の底面とハブの床部に沿って摺動する。このため、これらの面に研磨性の汚染物質が存在する場合には、取付部またはハブが傷つくおそれがある。傷は、特にハブにおいて亀裂が生じるおそれがある位置となるので重要である。ハブには、エンジンの動作中に大きな応力が加わるので、傷の数および程度を最小化することによって、このような高価な部品の定期点検または予防上の交換の必要性を最小化することが望ましい。
【００３６】
かみ合わさるステップは、スペーサの設置時にスロット長さＬの一部のみにわたって互いに対して摺動するので、段付きのスペーサでは傷のおそれが減少する。例えば、図示の３つの段を備えるスペーサでは、スペーサがスロット内への移動の３分の２を完了するまで、認識できるような有害な摺動接触は起こらない。従って、摺動接触は、残りの３分の１の移動に限定される。所望であれば、１つまたはそれ以上の接触面２６，５０，１０６，１０８に耐摩耗性コーティングを施すことができる。
【００３７】
製造時の問題点および耐荷重能力によって、ステップの数を調整することができる。各々の立ち上げ部１１２は、軸方向長さＬの短いが有限な長さを占める。取付部の底面およびスペーサの外側接触面上の対向する立ち上げ部が、不正確な製造によって互いに正確に一致しない場合には、これらの立ち上がり部は比例する動作荷重を支持しないので、ステップ自体に加わる荷重がより大きくなる。ステップおよび立ち上がり部の数を増加すると、この影響が悪化するばかりである。さらに、各々のステップの形成では、製造者が厳密な製造公差を厳守することが要求される。このような公差の厳守は、製造コストを増加させる。要求される公差が厳守できないと、いくつかのかみ合わさるステップが他のかみ合わさるステップよりも密接に接触することになる。エンジン動作時には、密接に接触するステップに加わる荷重が大きくなり、他のステップに加わる荷重は比較的小さくなる。従って、ステップの数は、製造コストの追加および動作荷重の不均衡な配分を生ずることなく、設置に関連する損傷を防止するという競合する問題点によって調整される。
【００３８】
他の実施例では、段付きの境界面は、内側接触面１０６にステップすなわち段を有するスペーサと、スロットの床部２６にかみ合わさるステップを有するハブと、を含む。また他の実施例では、ステップは、内側および外側の接触面１０６，１０８、スロットの床部２６、および取付部の底面５０の４つの全ての面に設けられている。これらの実施例は、ハブに段が設けられているという点で不利である。段付きの面は、大きな応力が加わるハブでは許容されない応力の集中を引き起こしうる。さらに、段の形成時に起こりうる製造の過失によって、ハブの製造に既に投資された相当の費用にかかわらず、ハブが使用に適さないものとなるおそれがある。
【００３９】
図示の段は、回転軸１４に平行であるが、それぞれの段は、回転軸に対して規定された傾斜角θで傾斜していてもよい。傾斜したステップでは、スペーサがハブスロットに完全に挿入されるまで接触が起こらないので、傷のおそれをほとんどなくすことができる。しかし、このような傾斜部は、特にスペーサ、ブレードおよびスロットが直線状ではなく湾曲している場合に、製造が困難でかつ高価であり得る。
【００４０】
本発明をその詳細な実施例を参照して開示および説明したが、当業者であれば分かるように、請求項に記載された本発明から逸脱せずにその形態および詳細に種々の変更を加えることができる。例えば、本発明は、タービンエンジンのファンロータとして開示されているが、他の種類のブレード付きロータにも適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軸方向保持装置の主要部分を示す、ロータハブのブレード収容スロットから周方向にずれた平面における横断面を一部含む航空機のガスタービンエンジンファンロータの側面図である。
【図２】本発明の軸方向保持装置の主な要素を示す分解説明図である。
【図３】本発明の軸方向保持装置の組立の初期段階を示す、ハブスロットの平面における横断面を一部含む図１と同様の拡大説明図である。
【図４】本発明の軸方向保持装置の組立の中間段階を示す、図３と同様の拡大説明図である。
【図５】本発明の軸方向保持装置の組立の最終に近い段階を示す、２つのハブスロットの周方向中間の平面における断面を一部含む図４と同様の拡大説明図である。
【図６】本発明の軸方向保持装置の組立が完了した状態を示す、図５と同様の拡大説明図である。
【図７】本発明の他の実施例で使用されるファンブレードとフランジ付きスペーサの斜視図である。
【図８】図７のフランジ付きスペーサを使用する本発明の他の実施例を示す、図４と同様の拡大説明図である。
【図９】典型的なハブスロットおよびブレード取付部とともに図７のスペーサを示す、図８の９−９線に沿った断面図である。
【図１０】近位端部に面取り部を有する湾曲した取付部を示す、ファンブレードの斜視図である。
【図１１】図１０と同様の拡大説明図である。
【図１２】図１２Ａは、直線状の取付部と一対の面取り部を備えるブレードを示す図１１と同様の拡大説明図であり、図１２Ｂは、丸い近位端部を有するブレードを示す図１２Ａと同様の拡大説明図である。
【図１３】図１０および図１１のロータブレードと従来のロータブレードの荷重伝達動作を比較したグラフである。
【図１４】段付き面をそれぞれ有するファンブレードとスペーサの斜視図である。
【図１５】図１４の段付き部分を示す、径方向に分解された断面図である。
【符号の説明】
１２…ハブ
１４…回転軸
１６…周辺スロット
１８…スロット中心線
２２…スロット開口部
３２…ハブ本体
３４，３６…差込みフック
４０…ブレード
４４…ブレード取付部
４６…プラットフォーム
４８…エアフォイル
６０…スナップリング
６２…割れ目
６４…差込みリング
６６，６８…差込み突出部
７０…保持リング
７２…タブ
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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