(57)【要約】      （修正有）【課題】選択的にピッチ角を制限するガスタービンエンジンのためのピッチ制御システム及び方法を提供する。【解決手段】選択された運転モードに従ってピッチ角（β）を選択的に制限する、プロペラ及びロータ組立体のピッチ角（β）を制御するためのシステム及び方法を提供する。システムは、主通路５６を定めるファインストップカラー４８と、ファインストップカラー４８にわたって延びる送油軸受（ＯＴＢ）と、プロペラブレードクランクシャフト１１４に係合してプロペラブレードピッチ（β）を変更するアクチュエータピストン４６とを含み、環状ピストン４６は、主通路と流体連通した状態でＯＴＢの上に配置される。【選択図】図３
2017095082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸（１２）に沿って延びて主通路を規定し、前記主通路の周りに配置された外面（５４）を含み、さらに前記外面（５４）を貫通して延びる別個の第１及び第２の流体通路（５８、６０）を定める、ファインストップカラー（４８）と、
前記ファインストップカラーの外面（５４）にわたって延びて、前記ファインストップカラーに対して直線的に平行移動可能な送油軸受（ＯＴＢ）（７２）であって、前記ＯＴＢ（７２）は、少なくとも１つの半径方向ステータ孔（７４）を定め、前記半径方向ステータ孔（７４）は、地上運転モードにおいて前記第１の流体通路（５８）と流体連通状態にあり、かつ飛行運転モードにおいて前記第２の流体通路（６０）と流体連通状態にある、送油軸受（ＯＴＢ）（７２）と、
プロペラブレードクランクシャフト（４２）と係合してプロペラブレードピッチを変えるようになっており、前記主通路（５６）と流体連通した状態で前記ＯＴＢ（７２）の周りに配置されるアクチュエータピストン（４６）と、
を備えるピッチ変更システム（４０）。
【請求項２】
前記ピストン（４６）の周りに配置されかつ前記ピストンに対して並進的に静止したシリンダ壁（８０）を有するアクチュエータシリンダ（７８）をさらに備え、前記ピストン（４６）は、半径方向に延びて前記シリンダ壁（８０）に係合して、前方シリンダチャンバ（８４）及び後方シリンダチャンバ（８６）を流体的に分離するようになったフランジ（８２）をさらに備える、請求項１に記載のピッチ変更システム（４０）。
【請求項３】
前記ＯＴＢ（７２）と前記ピストン（４６）との間で半径方向に配置された少なくとも１つの軸受（７６）をさらに備え、前記ＯＴＢ（７２）は、前記ピストン（４６）に対して並進的に固定され、前記ピストン（４６）は、同時に、前記中心軸（１２）の周りで回転可能でありかつ前記ファインストップカラー（４８）に対して直線的に平行移動可能である、請求項１に記載のピッチ変更システム（４０）。
【請求項４】
前記ファインストップカラー（４８）に取り付けられ、前記主通路（５６）と流体連通して、それを通して油圧流体の交換を可能にする、コース入口パイプ（１０２）と、
前記ファインストップカラー（４８）に並進的に取り付けられ、前記前記第１の流体通路（５８）と流体連通して、それを通して油圧流体の交換を可能にする地上用ファイン入口パイプ（９８）と、
前記ファインストップカラー（４８）に並進的に取り付けられ、前記前記第２の流体通路（６０）と流体連通して、それを通して油圧流体の交換を可能にする飛行用ファイン入口パイプ（１００）と、
をさらに備える、請求項１に記載のピッチ変更システム（４０）。
【請求項５】
前記ピストン（４６）に取り付けられ、そこから半径方向外向きに延びる少なくとも１つのフィンガー（１１０）を含むクロスヘッド（１０４）と、
前記クロスヘッドフィンガー（１１０）から長手方向に延びるクランクロッド（１１２）と、
をさらに備え、
前記プロペラブレードクランクシャフト（４２）は、前記クランクロッド（１１２）に枢動結合して、半径方向軸（３８）の周りのプロペラブレードの回転を行わせる、請求項１に記載のピッチ変更システム（４０）。
【請求項６】
前記ファインストップカラー（４８）は、反対側の配置された前端（５０）及び後端（５２）を含み、前記第１の流体通路（５８）は、前端開口（６２Ａ）及び外面開口（６４Ａ）を含み、さらに、前記第２の流体通路（６０）は、前端開口（６２Ｂ）及び前記第１の流体通路の外面開口（６４Ａ）から軸方向に離間した外面開口（６４Ｂ）を含む、請求項１に記載のピッチ変更システム（４０）。
【請求項７】
前記ファインストップカラー外面（５４）は、前記第１の流体通路の外面開口（６４Ａ）上の第１の半径方向溝（６８）と、前記第２の流体通路の外面開口（６４Ｂ）上の第２の半径方向溝（７０）とを含む、請求項６に記載のピッチ変更システム。
【請求項８】
中心軸（１２）に沿って延びるコアエンジンと、
前記中心軸（１２）の周りで円周方向に取り付けられ、半径方向ブレード軸（３８）の周りで枢動可能な少なくとも１つのプロペラブレード（１８、２０）及びクランクシャフト（４２）を含む、少なくとも１つのプロペラブレード列（１８、２０）と、
を備えるガスタービンエンジン（１０）含む、請求項１に記載のピッチ変更システム（４０）。
【請求項９】
前記コアエンジン（３２）は、
固定フレーム（４４）の周りに取り付けられた圧縮機（３３）と、
前記圧縮機（３３）の下流に配置されて圧縮流体を受け入れるようになった燃焼器（３５）と、
前記燃焼器（３５）の下流に配置されかつ前記プロペラブレード列（１８、２０）に作動的に結合するタービン（３７、３９）と、
をさらに備え、前記タービン（３７、３９）の回転が前記プロペラブレード列（１８、２０）に伝達されるようになっている、実施態様８に記載のピッチ変更システム（４０）。
【請求項１０】
中心軸（１２）の周りで円周方向に取り付けられ、少なくとも１つのプロペラブレード（１８，  ２０）及び半径方向ブレード軸（３８）の周りで枢動可能なクランクシャフト（４２）を含むプロペラブレード列（１８，  ２０）のピッチ角を制御する方法であって、
送油軸受（ＯＴＢ）並びに別個の第１及び第２の流体通路（５８，  ６０）を定めるファインストップカラー（４８）の上に環状に配置されたアクチュエータピストン（４６）に地上運転モード又は飛行運転モードを開始させるステップと、
ピッチ変更機能を選択するステップと、
上記開始させるステップに従って、条件付きで上記選択するステップに応答するステップであって、上記条件は、
地上運転モードが開始される条件では、独立して、油圧流体を、前記ファインストップカラーの第１の流体通路（５８）を通して及び前記ＯＴＢ（７２）を通して移送するが、前記第２の流体通路（６０）への油圧流体の移送を制限し、
飛行運転モードが開始される条件では、独立して、油圧流体を、前記ファインストップカラーの第２の流体通路（６０）を通して及び前記ＯＴＢ（７２）を通して移送するが、前記第１の流体通路（５８）からの油圧流体の移送を制限する、
ことを含むステップと、
シリンダ前方チャンバ（８４）と前記ファインストップカラー（４８）の主通路（５６）との間で油圧流体を移動させながら、前記ＯＴＢ（７２）及び前記ピストン（４６）を同時に前記中心軸（１２）に沿って平行移動させるステップと、
前記ピストン（４６）の平行移動を前記半径方向ブレード軸（３８）の周りの前記クランクシャフト（４２）の枢動に変換するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、全体的には、ガスタービンエンジンプロペラ用の可変ピッチ制御システム及び方法に関し、より具体的には、プロペラピッチを制限するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスタービンエンジンは、タービンに動力を供給して１又は２以上のファン又はプロペラブレードを回転させるコアエンジンを含む。「オープンロータ」構造として知られている１つのタイプのガスタービンエンジンは、従来のターボファン及びターボプロップ構造と同様に作動するが、燃料効率はこれらに勝る。ターボファンエンジンは、中央のガスタービンコアが、エンジンのナセルとエンジンコアとの間の半径方向位置に配置されたバイパスファンを駆動するという原理の下で作動する。しかしながら、オープンロータ構造において、「バイパス」プロペラは、エンジンのナセルの外側に取り付けられる。これにより、プロペラは大量の空気に作用ことができ、従来のターボファンエンジンよりも大きな推進力を発生する。一部のオープンロータエンジンにおいて、「バイパス」プロペラは、２つの二重反転ロータ組立体を含み、各ロータ組立体は、エンジンナセルの外側に設けられたプロペラブレードのアレイを保持する。
【０００３】
ピッチ制御システムは、所望の飛行特性に応じてプロペラのピッチ角を変更するためにプロペラに取り付けることができる。最適性能を得るために、このシステムは高い精度を必要とする。しかしながら、所望のピッチ範囲は、周囲条件又は特定された作動状態で異なる場合がある。その結果、１つの状態に対して最適なピッチ又はピッチ範囲は、他の状態では適切でない可能性がある。結果的に、１つの状態に対する理想的なピッチは、他の状態では重大な故障につながる場合がある。既存のシステムでは、プロペラピッチが偶発的に危険又は非理想的な範囲になつのを制限するフェールセーフ又は他の機能が欠けている場合が多い。
【０００４】
従って、改善されたピッチ制御システム及び方法が望まれる。特に、選択的にピッチ角を制限するガスタービンエンジンのためのピッチ制御システム及び方法が好都合となるはずである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８３３６２９０号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載され、又は、本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。
【０００７】
全体的には、選択された運転モード時にプロペラピッチ角を制限するプロペラピッチ制御システム及び方法が提供される。
【０００８】
１つの実施形態では、中心軸に沿って延びて主通路を規定するファインストップカラーを含むピッチシステムが提供される。ファインストップカラーは、主通路の周りに配置された外面を含みかつ外面を貫通して延びる別個の第１及び第２の流体通路を定める。さらにシステムは、ファインストップカラーの外面にわたって延びて、ファインストップカラーに対して直線的に平行移動可能な送油軸受（ＯＴＢ）を含む。ＯＴＢは、地上運転モードにおいて第１の流体通路と流体連通状態にあり、かつ飛行運転モードにおいて第２の流体通路と流体連通状態にある、少なくとも１つの半径方向ステータ孔を定める。さらに、プロペラブレードクランクシャフトと係合してプロペラブレードピッチを変えるアクチュエータピストンを含む。この環状ピストンは、主通路と流体連通した状態でＯＴＢの周りに配置される。
【０００９】
他の実施形態では、ガスタービンエンジンを含む。ガスタービンエンジンは、中心軸に沿って延びるコアエンジンと、中心軸の周りで円周方向に取り付けられた少なくとも１つのプロペラブレード列を含む。少なくとも１つのプロペラブレード及びクランクシャフトは半径方向ブレード軸の周りで枢動可能である。また、エンジンは、中心軸に沿って延びて主通路を規定するファインストップカラーを含む。ファインストップカラーは、主通路の周りに配置された外面を含みかつ外面を貫通して延びる別個の第１及び第２の流体通路を定める。さらにシステムは、ファインストップカラーの外面にわたって延びて、ファインストップカラーに対して直線的に平行移動可能な送油軸受（ＯＴＢ）を含む。ＯＴＢは、地上運転モードにおいて第１の流体通路と流体連通状態にあり、かつ飛行運転モードにおいて第２の流体通路と流体連通状態にある、少なくとも１つの半径方向ステータ孔を定める。さらに、プロペラブレードクランクシャフトと係合してプロペラブレードピッチを変えるアクチュエータピストンを含む。この環状ピストンは、主通路と流体連通した状態でＯＴＢの周りに配置される。
【００１０】
他の実施形態では、プロペラブレード列のピッチ角を制御する方法を含む。プロペラブレード列は、中心軸の周りで円周方向に取り付けられ、半径方向ブレード軸の周りで枢動可能な少なくとも１つのプロペラブレード及びクランクシャフトを含む。本方法は、送油軸受（ＯＴＢ）並びに別個の第１及び第２の流体通路を定めるファインストップカラーの上に環状に配置されたアクチュエータピストンに地上運転モード又は飛行運転モードを開始させるステップを含む。また、ピッチ変更機能を選択するステップと、開始ステップに従って、条件付きで選択ステップに応答するステップを含む。地上運転モードが開始される条件では、応答ステップは、独立して、油圧流体を、ファインストップカラーの第１の流体通路を通して及びＯＴＢを通して移送するが、第２の流体通路への油圧流体の移送を制限することを含む。飛行運転モードが開始される条件では、応答ステップは、独立して、油圧流体を、ファインストップカラーの第２の流体通路を通して及びＯＴＢを通して移送するが、第１の流体通路からの油圧流体の移送を制限することを含む。さらに、シリンダ前方チャンバとファインストップカラーの主通路との間で油圧流体を移動させながら、ＯＴＢ及びピストンを同時に中心軸に沿って平行移動させるステップを含む。さらに、ピストンの平行移動を半径方向ブレード軸の周りのクランクシャフトの枢動に変換するステップを含む。
【００１１】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の説明及び添付の請求項を参照するとより理解できるであろう。本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本開示の実施形態を例証しており、本明細書と共に本開示の原理を説明する役割を果たす。
【００１２】
添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全かつ有効な開示を説明する
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】オープンロータ二重反転エンジンの斜視図。
【図２】オープンロータ二重反転エンジンの実施形態の概略軸方向断面図。
【図３】後方ロータピッチ制御システムの実施形態の軸方向図。
【図４】図３のピッチ制御システムの実施形態の軸方向図。
【図５】図３の実施形態の一部を切り取った斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号表示を使用している。本明細書に記載の特定の実施形態は、単に本発明を実施及び使用するための特定の手段を例示するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１５】
本開示を理解する目的でいくつかの用語を以下のように定義する。定義された用語は、本発明に関連する当業者が一般に認識する意味をもつものとして理解される。
【００１６】
用語「含む」及び「含んでいる」は、「備えている」と同様の方法で包括的であることが意図される。同様に、用語「又は」は、一般に包括的であることが意図される（例えば、Ａ又はＢは、Ａ又はＢ又は両方を意味する）。成句「１つの実施形態」は、必ずしも同じ実施形態を指す必要はないが、同じ実施形態であってもよい。
【００１７】
用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。
【００１８】
本明細書で使用される用語「軸方向」及び「軸方向に」とは、エンジンの長手方向軸線に実質的に平行に延びる方向及び向きを意味する。用語「半径方向」及び「半径方向に」とは、エンジンの長手方向軸線とエンジン外周との間に延びる寸法を意味する。「軸方向」及び「軸方向に」と併せて使用される用語「前方」とは、エンジン入口に向かう方向、又はある構成要素が別の構成要素と比較してエンジン入口により近接していることを意味する。「軸方向」及び「軸方向に」と併せて使用される用語「後ろ」又は「後方」とは、エンジンノズルに向かう方向、又はある構成要素がエンジンノズルと比較してエンジン出口により近接していることを意味する。特に明記しないかぎり、位置に関する用語「上側／下側」、「上向き／下向き」、「外側／内側」、及び「外向き／内向き」は、中心軸に対する半径方向の位置及び半径方向を意味する。
【００１９】
本明細書で使用される用語「制御装置」、「制御回路」、「制御電気回路」は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は他のプログラム可能な論理デバイス、ディスクリートゲート又はトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、又はこれらのデザインの組み合わせ等のマシンに組み込まれる又はその中に含まれもの、かつ本明細書に記載の機能を実行するか又は実行させるようにプログラムされたものを意味する。汎用プロセッサはマイクロプロセッサとすることができるが、代替的に、プロセッサは、制御装置、マイクロ制御装置、状態マシン、これらの組み合わせ等とすることができる。また、プロセッサは、コンピュータデバイスの組み合わせとして、例えば、ＤＳＰ及びマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと協働する１又は２以上のマイクロプロセッサ、又は他のこのような構成として実装することができる。
【００２０】
ここで各図を参照すると、図１は、例示的な中心軸１２を定めるオープンロータガスタービンエンジン１０を示す。中心軸１２の周りには、複式の軸方向に離間した二重反転可能な前方及び後方の環状ロータ組立体１４、１６が配置される。組立体１４、１６は、それぞれ前方及び後方プロペラブレード１８、２０を含み、これらは外側シュラウド又はナセル２２の半径方向外向きに配置される。前方及び後方の環状ロータ組立体１４、１６は、本明細書では１２枚の前方プロペラ１８及び１０枚の後方プロペラ２０を有するように示されているが、他の数のプロペラを使用することができる。ナセル２２は、前方プロペラ１８に結合して一緒に回転可能な前方フェアリング２４と、後方プロペラ２０に結合して回転可能な後方フェアリング２６を含む。ナセル２２は、前方及び後方のフェアリング２４、２６の間に配置されたスペーサーフェアリング２８と、コアエンジン３２の半径方向外側に配置されかつこれを取り囲むナセルノーズ３０とをさらに含む。ナセルノーズ３０は、外気をコアエンジン３２に案内するノーズ入口３４を含む。ナセル２２は、プロペラ１８、２０の性能を最適にするための適切な空気流特性をもたらす。
【００２１】
図１−２に示すオープンロータ航空機ガスタービンエンジン１０は、前方及び後方のプロペラブレード１８、２０が、概してエンジンの後方端３６並びにコアエンジン３２及びナセルノーズ３０の後方に配置された、離間した二重反転可能な前方及び後方の環状ロータ組立体１４、１６を有するプッシャー式エンジンである。前方及び後方のプロペラブレード１８、２０の前方及び後方の環状ロータ組立体１４、１６は、二重反転プッシャー式である。一般に、ロータ組立体１４、１６は、前方及び後方プロペラブレード１８、２０が生じた推進力を航空機（図示せず）に伝達するために使用されるので、プッシャーと呼ばれる。プッシャーシステムが例示目的で記載されているが、請求項に記載のシステムは、同様にプラーシステムにも適用できることが想定されており、当業者には公知のように、プラーシステムでは、プロペラブレードは概して前方タービンフレームに配置され、効果的に航空機を前方に「引き寄せる」ようになっている。
【００２２】
図２に示すように、コアエンジン３２は、ガスタービンエンジンの一部を形成し、下流軸流関係Ｆにおいて、１又は２以上の圧縮機３３、燃焼器３５、並びに高圧及び低圧タービン３７、３９を備える。低圧及び高圧タービン３７、３９は、圧縮機３３に対して作動可能に接続しており、タービン３７、３９の回転は圧縮機３３を駆動する。加えて、タービン３７、３９は、二重反転ロータ組立体１４、１６を回転させる外サイクロイドギヤボックス４１にも作動可能に接続する。
【００２３】
作動時、圧縮性流体流（例えば、ガス）の流れＦは、ナセルノーズ入口３４で始まる。ここからガス流は、１又は２以上の圧縮機３３を通過した後、環状燃焼器３５で燃料と一緒に点火される。燃焼ガスは、高圧タービン３７及び低圧タービン３９を回転させて、排気口４３から排出される。タービン３７、３９の回転がギヤボックス４１を駆動し、次に二重反転ロータ組立体１４、１６を回転させる。
【００２４】
前方及び後方プロペラのプロペラブレード１８、２０は、可変取り付け角タイプであり、各ブレードは、ピッチ制御システム４０によってそれぞれの半径方向枢動軸３８の周りで方向付けすることができるので、ブレードは、エンジンの作動条件及び関連の飛行フェーズに応じた最適な角度位置になる。ピッチ制御システム４０は、プロペラブレード１８、２０の回転時に動かない内側フレーム４４に取り付けられ、ピッチは内側フレーム４４に対して調整される。一部の実施形態において、ブレード支持コラム４２は、ブレード１８、２０の下を半径方向軸３８に沿って延び、ブレード１８、２０をピッチ制御システム４０に結合する。
【００２５】
本明細書において、後方ロータ組立体１６に関してブレードを方向付けるためのシステム４０だけを説明するが、図３−５には示されていない前方ロータ組立体１４は、ブレードを方向付けるためのシステムを備えることができるが、このシステムは、後方ロータ組立体１６を参照して以下に説明するものと同じとすること又は異なるものとすることができる。
【００２６】
図３−５を参照すると、ピッチ制御システム４０は、中心軸１２の周りに配置され、これに沿って前後に平行移動するアクチュエータピストン４６を備える。システム４０は、固定フレーム４４に取り付けられており、ピストン４６は、固定フレーム４４に対して軸方向に移動する。油圧流体は、ピストン４６を固定内側フレーム４４に対して所望の位置に動かすために、選択された運転モードに応じて流体リザーバ（図示せず）から供給される。
【００２７】
ピストン４６の半径方向内側にはファインストップカラー（ｆｉｎｅ  ｓｔｏｐ  ｃｏｌｌａｒ）４８が配置される。カラーは、反対側に設けられた前端５０及び後端５２の間に延びる。特定の実施形態において、少なくとも一方の端部はピストン４６内に配置される。別の実施形態において、ファインストップカラー４８は、内側フレーム４４に対して並進的に固定されて動かない。結果的に、ピッチ変更動作時、ピストン４６の平行移動は、ファインストップカラー４８に伝達されない。
【００２８】
カラーの外面５４は、半径方向外向きであり、カラーの前端５０と後端５２との間で延びる。外面５４の真下では、主通路５６がカラー４８を貫通して延びてピストン４６と流体連通する。一部の実施形態において、この連通は、ピストン４６に接合すると共にファインストップカラー４８に回転可能に取り付けられた回転可能コースパイプ（ｃｏａｒｓｅ  ｒｏｔａｔａｂｌｅ  ｐｉｐｅ）６６を介して生じる。随意的に、回転可能パイプ６６は、少なくとも部分的に主通路５６の中に設けることができ、流体をカラー４８とピストン４６との間で案内するようになっている。
【００２９】
図示の実施形態において、主通路５６は、外面５４に対して平行に形成されかつ中心軸１２に沿って配置される。１又は２以上の通路５８、６０は外面５４を通って定められる。ピッチ変更動作時、流体通路５８、６０は、流体を前端開口６２Ａ、６２Ｂから外面開口６４Ａ、６４Ｂへ作動的に案内することができる。図示のように、各通路５８、６０の外面開口６４Ａ、６４Ｂは、別個の軸方向位置に配置される。第１及び第２の通路５８、６０の一方の内部の何らかの流体は、他方の通路の内部及び／又は主通路５６の内部のある流体から隔離すること（すなわち混合しないこと）ができる。
【００３０】
追加の実施形態において、ファインストップカラーの外面５４は、外面開口６４Ａ、６４Ｂの上で軸方向に整列した別個の半径方向溝６８、７０を含む。随意的に、溝６８、７０は、外面５４の周りで所定の幅及び深さを有する環状帯として形成される。一般に、第１の溝６８は、第２の溝７０に対して平行に形成される。溝６８、７０が、カラー４８の内部で一体形凹部として形成され、カラー４８の一部は、溝６８、７０の内部の流体流れを有効に分離することができる。
【００３１】
送油軸受（ＯＴＢ）７２は、カラー４８とピストン４６との間で半径方向に配置され、ファインストップカラーの外面５４の少なくとも一部を横切って延びる。ＯＴＢ７２は、カラー４８に対して回転可能に係合しかつピストン４６に対して回転可能に固定することができる。結果的に、ピッチ変更動作時、ピストン４６での直線平行移動の後に、ＯＴＢ７２での同じ平行移動が続く。このような移動時に、カラー４８は、内側フレーム４４に対して効果的に静止したままである。対照的に、ピストン４６（ひいてはＯＴＢ７２）の平行移動は、固定フレーム４４及びカラー４８に対するピストンの軸方向位置を変える。
【００３２】
特定の実施形態のＯＴＢ７２は、ＯＴＢ７２を貫通して半径方向に延びる１又は２以上のステータ孔７４を含む。半径方向孔７４は、随意的に円周方向の複数の箇所に定められ、ＯＴＢ７２の周りで環状リングを形成する。ＯＴＢ７２が中心軸１２に沿って平行移動する際、孔７４は、独立して溝６８、７０に整列する。溝６８、７０に整列すると、孔７４は、通路５８、６０に連通状態になる。結果的に、各溝６８、７０の幅が、個別の平行移動範囲を有効に定める。第１の溝６８に対して軸方向に整列すると、孔７４は、第１の平行移動範囲で第１の通路５８と流体連通状態になる。第２の溝７０に対して軸方向に整列すると、孔７４は、第２の平行移動範囲で第２の通路６０と流体連通状態になる。一般に、第１の平行移動範囲は、地上運転モードを規定するが、第２の平行移動範囲は、飛行運転モードを規定する。
【００３３】
図３−４に示すように、一部の実施形態において、１又は２以上の軸受７は、ＯＴＢ７２とピストン４６との間で半径方向に配置される。軸受７６は、環状軸受リング、ニードル軸受、ボール軸受、又は当業者には公知の他の回転軸受を含むことができる。軸受７６は、ＯＴＢ７２とピストン４６との間の所定の距離を維持する。さらに、軸受により、ピストン４６は、並進的に固定されたＯＴＢ７２の周りで回転することができる。
【００３４】
特定の実施形態において、環状シリンダ壁８０を有するシリンダ７８は、ピストン４６の少なくとも一部の上で円周方向に配置される。このような実施形態において、ピストン４６は、半径方向に延びてシリンダ壁８０に係合するフランジ８２を含む。フランジ８２は、シリンダ壁８０と一緒になって２つの流体的に別個のチャンバ８４、８６を定める。組立時、特定の実施形態のフランジ８２は、シリンダ壁８０と係合して、前方チャンバ８４と後方チャンバ８６との間の摺動可能な流体シールを形成する。２つのピストン導管８８、９０は、流体がチャンバ８４、８６を出入りするのを案内する。一般に、ピストン４６は、ピッチ変更動作時にシリンダ７８に対して平行移動する。換言すると、ピストン４６は、シリンダ７８の内部で摺動可能に配置されると見なすことができる。
【００３５】
第１のピストン導管８８は、内側ピストン壁９２及び外側ピストン壁９４を通って形成される。第１のピストン導管８８は、ピストン４６の外周の周りに延びて、前方チャンバ８４をファインストップカラーの主通路５６に流体接続するようになっている。随意的な実施形態において、内側ピストン壁９２は、回転可能コースパイプ６６に取り付けられる。内側壁９２及び外側壁９４の追加的な又は代替的な実施形態は、ピストンの後端に設けられた分離可能なキャップ９６を含む。このような実施形態において、キャップ９６は、回転可能コースパイプ６６に固定され、流体が軸方向に前方チャンバ８４に向かって案内される前に、流体を半径方向外向きに案内することができる。
【００３６】
第２のピストン導管９０は、内側ピストン壁９２及び外側ピストン壁９４を貫通して半径方向に延びる１又は２以上の通路を含む。第２のピストン導管９０は、フランジ８２の後方に形成されており、後方チャンバ８６と流体連通する。さらに、第２のピストン導管９０は、ＯＴＢの半径方向ステータ孔７４に対して軸方向に整列する。結果的に、第２のピストン導管９０も同様に、ファインストップカラーの第１及び第２の通路５８、６０と選択的に流体連通する。１又は２以上の所定の位置で、第１又は第２の通路５８、６０を出入りする流体は、第２のピストン導管９０を経由してシリンダの後方チャンバ８６に出入りすることができる。
【００３７】
図示のように、１又は２以上の流体入口パイプは、油圧流体をファインストップカラーの通路５８、６０へ又はそこから案内する。一部の実施形態において、地上用ファイン入口パイプ（ｆｉｎｅ  ｉｎｌｅｔ  ｐｉｐｅ）９８は、流体を第１の流体通路５８に案内するが、別個の飛行用ファイン入口パイプ１００は、流体を第２の流体通路６０に案内する。さらに、特定の実施形態において、コース入口パイプ（ｃｏａｒｓｅ  ｉｎｌｅｔ  ｐｉｐｅ）１０２は、流体を主通路５６及び回転可能コースパイプ６６に案内することができる。随意的な実施形態において、コース入口パイプ１０２は、固定フレーム４４及びファインストップカラー４８の両方に対して固定される。このような実施形態において、コース入口パイプ１０２は、中心軸１２の周りのファインストップカラー４８の回転を制限しながら、主通路５６の中に同軸で延びることができる。
【００３８】
図３及び５に示すように、システム４０の一部の実施形態は、ピストン４６に取り付けられたクロスヘッド１０４を含む。随意的に、クロスヘッド１０４は、ピストン４６に取り付けられて一緒に移動する。アタッチメントは、一体連結（例えば、溶接又は構造的結合体）で形成することができるか又は作動可能な係脱及び再連結を可能にする選択的結合とすることができる（例えば、ねじ継ぎ手、ボルト及びナット、又は他の機械的結合継ぎ手）。取り付けられると、ピッチ変更動作時のピストン４６の平行移動により、クロスヘッド１０４は同様に平行移動する。
【００３９】
１又は２以上のフィンガー１１０は、ピストン４６から半径方向外向きに延び（すなわち、ピストンの半径方向上方位置に）、１又は２以上のクランクロッド１１２に取り付く。各クランクロッド１１２は、プロペラブレードクランクシャフト１１４に対して枢動可能に取り付く。クランクシャフト１１４は、支持コラム４２に対して回転自在に固定される。その結果、クランクロッド１１２の平行移動により、クランクシャフト１１４は、コラム４２をブレード軸３８の周りで回転させる。従って、ブレード軸３８の周りのクランクシャフト１１４の回転によりブレードピッチ（β）が変化する。エンジン作動時、中心軸１２の周りのブレード２０の回転（ω）も同様に生じる。この中心軸１２の周りのプロペラブレード２０の回転（ω）は、同時にリンク結合したクランクロッド１１２、クロスヘッド１０４、及びピストン４６を回転させる。
【００４０】
地上運転モード時、油圧流体は、地上用ファイン入口パイプ９８から第１の流体通路５８を通って供給される。半径方向孔７４は、流体をＯＴＢ７２から第２のピストン導管９０を通って後方チャンバ８６に案内する。同時に、前方チャンバ８４内の流体は、第１のピストン導管８８を通って回転可能コースパイプ６６に送り出される。回転可能コースパイプ６６に流入した後、油圧流体は、流体供給源に戻る前にコース入口パイプ１０２に入る。
【００４１】
飛行運転モード時、油圧流体は、飛行用ファイン入口パイプ１００から第２の流体通路６０を通って供給することができる。半径方向孔７４は、流体をＯＴＢ７２から第２のピストン導管９０を通って後方チャンバ８６に案内する。同時に、前方チャンバ８４内の流体は、第１のピストン導管８８を通って回転可能コースパイプ６６に送り出される。回転可能コースパイプ６６に流入した後、油圧流体は、流体供給源に戻る前にコース入口パイプ１０２に入る。
【００４２】
油圧は、システム４０の平行移動を動作可能に制限することができる。結果として、通路５８、６０への又はこれからの流れは、システム４０内の平行移動及びその後のプロペラピッチ（β）の変更を限定するために選択的に制限される。
【００４３】
例示目的で、ピッチ制御システム４０の実施形態に関する例示的な動作方法を説明する。前述のシステム４０を準備して、システム制御装置（図示せず）において地上運転モード又は飛行運転モードを選択的に開始して所望のピッチ角を決定する。ピッチ角の決定は、第１のピッチ測定位置及び／又は第１のピストン測定位置に基づいて、所望のピッチ変更及び必要なピストン平行移動位置を計算することを含むことができる。
【００４４】
どの運転モードが開始されるかに応じて、ピッチ変更機能を選択して、油圧流体をシステム４０経由で案内する。システム４０は、条件付きで応答して油圧流体を案内する。
【００４５】
地上運転モードが開始される状態では、油圧流体は、地上用ファイン入口パイプ９８及びコース入口パイプ１０２を通って移動する。必要なピストン平行移動位置が測定位置の軸方向後方である場合、油圧流体は、地上用ファイン入口パイプ９８を通って第１の流体通路５８に移動するが、同時に流体は前方シリンダチャンバ８４から回転可能コースパイプ６６に移動する。必要なピストン平行移動位置が測定位置の軸方向前方にある場合、油圧流体は、後方シリンダチャンバ８６から第２のピストン導管９０に移動するが、同時に流体はコース入口パイプ１０２から回転可能コースパイプ６６及びシリンダ前方チャンバ８４に移動する。地上運転モード時、油圧流体の第２の流体通路６０への移動は制限され、平行移動の第２の流体通路範囲でのＯＴＢ半径方向孔７４の移動は制限される。所定の地上運転モード圧力は、第２の流体通路６０で維持される。
【００４６】
飛行運転モードが開始されている場合、油圧流体は、飛行用ファイン入口パイプ１００及びコース入口パイプ１０２を通って移動する。必要なピストン平行移動位置が測定位置の軸方向後方にある場合、油圧流体は、飛行用ファイン入口パイプ１００を通って第２の流体通路６０に移動するが、同時に流体は前方シリンダチャンバ８４から回転可能コースパイプ６６に移動する。必要なピストン平行移動位置が測定位置の軸方向前方にある場合、油圧流体は、後方シリンダチャンバ８６から第１のピストン導管８８に移動するが、同時に流体はコース入口パイプ１０２から回転可能コースパイプ６６及びシリンダ前方チャンバ８４に移動する。飛行運転モード時、第１の流体通路５８からの油圧流体の移動は制限され、平行移動の第１の流体通路範囲でのＯＴＢ半径方向孔７４の移動は阻止される。所定の飛行運転モード圧力は、第１の流体通路５８で維持される。
【００４７】
流体がシリンダ前方チャンバ８４と回転可能コースパイプ６６との間で移動する際に、ＯＴＢ７２、回転可能コースパイプ６６、及びピストン４６は、必要なピストン平行移動位置を満足するために協働して同時に平行移動する。
【００４８】
ピストン４６での平行移動は、クランクロッド１１２に伝達され、それぞれの半径方向ブレード軸３８の周りのクランクシャフト１１４の枢動運動に運動学的に変換される。
【００４９】
一部の実施形態において、本方法は、中心軸１２の周りでプロペラ１８、２０の列を回転させるステップをさらに含む。また、ファインストップカラー４８及びＯＴＢ７２を中心軸１２に対して回転可能な固定位置に維持した状態で、プロペラ１８、２０の回転と協働して中心軸１２の周りで回転可能コースパイプ６８、シリンダ７８、及びピストン４６を回転させるステップを含む。
【００５０】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を含む場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【００５１】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
中心軸に沿って延びて主通路を規定し、上記主通路の周りに配置された外面を含み、さらに上記外面を貫通して延びる別個の第１及び第２の流体通路を定める、ファインストップカラーと、
上記ファインストップカラーの外面にわたって延びて、上記ファインストップカラーに対して直線的に平行移動可能な送油軸受（ＯＴＢ）であって、上記ＯＴＢは、少なくとも１つの半径方向ステータ孔を定め、上記半径方向ステータ孔は、地上運転モードにおいて上記第１の流体通路と流体連通状態にあり、かつ飛行運転モードにおいて上記第２の流体通路と流体連通状態にある、送油軸受（ＯＴＢ）と、
プロペラブレードクランクシャフトと係合してプロペラブレードピッチを変えるようになっており、上記主通路と流体連通した状態で上記ＯＴＢの周りに配置されるアクチュエータピストンと、
を備えるピッチ変更システム。
［実施態様２］
上記ピストンの周りに配置されかつ上記ピストンに対して並進的に静止したシリンダ壁を有するアクチュエータシリンダをさらに備える、実施態様１に記載のピッチ変更システム。
［実施態様３］
上記ピストンは、半径方向に延びて上記シリンダ壁に係合して、前方シリンダチャンバ及び後方シリンダチャンバを流体的に分離するようになったフランジをさらに備える、実施態様２に記載のピッチ変更システム。
［実施態様４］
上記ＯＴＢと上記ピストンとの間で半径方向に配置された少なくとも１つの軸受をさらに備え、上記ＯＴＢは、上記ピストンに対して並進的に固定され、上記ピストンは、同時に、上記中心軸の周りで回転可能でありかつ上記ファインストップカラーに対して直線的に平行移動可能である、実施態様１に記載のピッチ変更システム。
［実施態様５］
上記ファインストップカラーに取り付けられ、上記主通路と流体連通して、それを通して油圧流体の交換を可能にする、コース入口パイプをさらに備える、実施態様１に記載のピッチ変更システム。
［実施態様６］
上記ファインストップカラーに並進的に取り付けられ、上記第１の流体通路と流体連通して、それを通して油圧流体の交換を可能にする地上用ファイン入口パイプと、
上記ファインストップカラーに並進的に取り付けられ、上記第２の流体通路と流体連通して、それを通して油圧流体の交換を可能にする飛行用ファイン入口パイプと、
をさらに備える、実施態様５に記載のピッチ変更システム。
［実施態様７］
上記ピストンに取り付けられ、そこから半径方向外向きに延びる少なくとも１つのフィンガーを含むクロスヘッドと、
上記クロスヘッドフィンガーから長手方向に延びるクランクロッドと、
をさらに備え、
上記プロペラブレードクランクシャフトは、上記クランクロッドに枢動結合して、半径方向軸の周りのプロペラブレードの回転を行わせる、実施態様１に記載のピッチ変更システム。
［実施態様８］
上記ファインストップカラーは、反対側の配置された前端及び後端を含み、上記第１の流体通路は、前端開口及び外面開口を含み、さらに、上記第２の流体通路は、前端開口及び上記第１の流体通路の外面開口から軸方向に離間した外面開口を含む、実施態様１に記載のピッチ変更システム。
［実施態様９］
上記ファインストップカラー外面は、上記第１の流体通路の外面開口上の第１の半径方向溝と、上記第２の流体通路の外面開口上の第２の半径方向溝とを含む、実施態様８に記載のピッチ変更システム。
［実施態様１０］
中心軸に沿って延びるコアエンジンと、
上記中心軸の周りで円周方向に取り付けられ、半径方向ブレード軸の周りで枢動可能な少なくとも１つのプロペラブレード及びクランクシャフトを含む、少なくとも１つのプロペラブレード列と、
上記中心軸に沿って延びて主通路を規定し、上記主通路の周りに配置された外面を含み、さらに上記外面を貫通して延びる別個の第１及び第２の流体通路を定める、ファインストップカラーと、
上記ファインストップカラーの外面にわたって延びて、上記ファインストップカラーに対して直線的に平行移動可能な送油軸受（ＯＴＢ）であって、上記ＯＴＢは、少なくとも１つの半径方向ステータ孔を定め、上記半径方向ステータ孔は、地上運転モードにおいて上記第１の流体通路と流体連通状態にあり、かつ飛行運転モードにおいて上記第２の流体通路と流体連通状態にある、送油軸受（ＯＴＢ）と、
上記プロペラブレードクランクシャフトの少なくとも１つと係合してプロペラブレードピッチを変えるようになっており、上記主通路と流体連通した状態で上記ＯＴＢの周りに配置されるアクチュエータピストンと、
を備えるガスタービンエンジン。
［実施態様１１］
上記ピストンの周りに配置されかつ上記ピストンに対して並進的に静止したシリンダ壁を有するアクチュエータシリンダをさらに備える、実施態様１０に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１２］
上記ピストンは、半径方向に延びて上記シリンダ壁に係合して、前方シリンダチャンバ及び後方シリンダチャンバを流体的に分離するようになったフランジをさらに備える、実施態様１１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１３］
上記ＯＴＢと上記ピストンとの間で半径方向に配置された少なくとも１つの軸受をさらに備え、上記ＯＴＢは、上記ピストンに対して並進的に固定され、上記ピストンは、同時に、上記中心軸の周りで回転可能でありかつ上記ファインストップカラーに対して直線的に平行移動可能である、実施態様１０に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１４］
上記ファインストップカラーに取り付けられ、上記主通路と流体連通して、それを通して油圧流体の交換を可能にする、コース入口パイプをさらに備える、実施態様１０に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１５］
上記ファインストップカラーに並進的に取り付けられ、上記第１の流体通路と流体連通して、それを通して油圧流体の交換を可能にする地上用ファイン入口パイプと、
上記ファインストップカラーに並進的に取り付けられ、上記第２の流体通路と流体連通して、それを通して油圧流体の交換を可能にする飛行用ファイン入口パイプと、
をさらに備える、実施態様１４に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１６］
上記ピストンに取り付けられ、そこから半径方向外向きに延びる少なくとも１つのフィンガーを含むクロスヘッドと、
上記クロスヘッドフィンガーから長手方向に延びるクランクロッドと、
をさらに備え、
上記プロペラブレードクランクシャフトは、上記クランクロッドに枢動結合して、半径方向軸の周りのプロペラブレードの回転を行わせる、実施態様１０に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１７］
上記ファインストップカラーは、反対側の配置された前端及び後端を含み、上記第１の流体通路は、前端開口及び外面開口を含み、さらに、上記第２の流体通路は、前端開口及び上記第１の流体通路の外面開口から軸方向に離間した外面開口を含む、実施態様１０に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１８］
上記ファインストップカラー外面は、上記第１の流体通路の外面開口上の第１の半径方向溝と、上記第２の流体通路の外面開口上の第２の半径方向溝とを含む、実施態様１７に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１９］
上記コアエンジンは、
固定フレームの周りに取り付けられた圧縮機と、
上記圧縮機の下流に配置されて圧縮流体を受け入れるようになった燃焼器と、
上記燃焼器の下流に配置されかつ上記プロペラブレード列に作動的に結合するタービンと、
をさらに備え、上記タービンの回転が上記プロペラブレード列に伝達されるようになっている、実施態様１０に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様２０］
中心軸の周りで円周方向に取り付けられ、半径方向ブレード軸の周りで枢動可能な少なくとも１つのプロペラブレード及びクランクシャフトを含むプロペラブレード列のピッチ角を制御する方法であって、
送油軸受（ＯＴＢ）並びに別個の第１及び第２の流体通路を定めるファインストップカラーの上に環状に配置されたアクチュエータピストンに地上運転モード又は飛行運転モードを開始させるステップと、
ピッチ変更機能を選択するステップと、
上記開始させるステップに従って、条件付きで上記選択するステップに応答するステップであって、上記条件は、
地上運転モードが開始される条件では、独立して、油圧流体を、上記ファインストップカラーの第１の流体通路を通して及び上記ＯＴＢを通して移送するが、上記第２の流体通路への油圧流体の移送を制限し、
飛行運転モードが開始される条件では、独立して、油圧流体を、上記ファインストップカラーの第２の流体通路を通して及び上記ＯＴＢを通して移送するが、上記第１の流体通路からの油圧流体の移送を制限する、
ことを含むステップと、
シリンダ前方チャンバと上記ファインストップカラーの主通路との間で油圧流体を移動させながら、上記ＯＴＢ及び上記ピストンを同時に上記中心軸に沿って平行移動させるステップと、
上記ピストンの平行移動を上記半径方向ブレード軸の周りの上記クランクシャフトの枢動に変換するステップと、
を含む方法。
【符号の説明】
【００５２】
１０  オープンロータエンジン
１２  中心軸
１４  前方プロペラ列
１６  後方プロペラ列
１８  前方プロペラ
２０  後方プロペラ
２２  ナセル
２４  ナセル前方フェアリング
２６  ナセル後方フェアリング
２８  ナセルスペーサーフェアリング
３０  ナセルノーズフェアリング
３２  ガス発生器
３４  ノーズ入口
３６  エンジン後方端
３８  半径方向軸
４０  ピッチ制御システム
４２  ブレードクランクシャフト
４４  内側フレーム
４６  アクチュエータピストン
４８  ファインストップカラー
５０  ファインストップカラー前端
５２  ファインストップカラー後端
５４  外面
５８  第１の流体通路
６０  第２の流体通路
６２  前端開口
６４  後端開口
６６  回転可能コースパイプ
６８  第１の溝
７０  第２の溝
７２  送油軸受
７４  半径方向ステータ孔
７６  軸受
７８  シリンダ
８２  フランジ
８４  前方チャンバ
８６  後方チャンバ
８８  第１の導管
９０  第２の導管
９２  内側ピストン壁
９４  外側ピストン壁
９６  キャップ
９８  地上用ファイン入口パイプ
１００  飛行用流体入口パイプ
１０２  コース入口パイプ
１０４  クロスヘッド
１１０  フィンガー
１１２  クランクロッド
１１４  プロペラブレードクランクシャフト
【図１】
2017095082.tif 000003
【図２】
2017095082.tif 000004
【図３】
2017095082.tif 000005
【図４】
2017095082.tif 000006
【図５】
2017095082.tif 000007
【外国語明細書】
2017095082000001.pdf