(57)【要約】      （修正有）【課題】ピッチ範囲リミッターを有するガスタービンエンジン用可変ピッチファンを提供する。【解決手段】可変ピッチファン３８は、ディスクに回転可能に結合する複数のファンブレード４０と、複数のファンブレード４０の各々のピッチを変更するための作動組立体とを含む。作動組立体は、概して複数のファンブレード４０のうちの少なくとも１つに作動的に結合する作動部材と、ピンとを含む。ピンは、第１の位置と第２の位置との間を移動可能であり、第１の位置では、ピンは、作動部材に定められたチャンネルの中に少なくとも部分的に位置決めさる。ピンは、第１の位置にある場合にチャンネルによって定められる範囲を超えたピンに対する作動部材の移動を阻止する。作動部材は、ピンと選択的に係合して、ピンを第１の位置から第２の位置に移動させる格納システムをさらに含む。【選択図】図１
2017048785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク（４２）に回転可能に結合し、各々がピッチを定める複数のファンブレード（４０）と、
前記複数のファンブレード（４０）の各々のピッチを変更するための作動組立体と。
を備えるガスタービンエンジンのための可変ピッチファン（３８）であって、
前記作動組立体が、
前記複数のファンブレード（４０）のうちの少なくとも１つに作動的に結合しかつチャンネル（１３６）を定める作動部材と、
第１の位置と第２の位置との間を移動可能なピン（１４２）であって、前記第１の位置では、前記ピン（１４２）が、前記作動部材に定められた前記チャンネル（１３６）の中に少なくとも部分的に位置決めされ、前記ピン（１４２）が、前記第１の位置にある場合に前記チャンネル（１３６）によって定められる範囲を超えた前記ピン（１４２）に対する前記作動部材の移動を阻止する、ピン（１４２）と、
前記ピン（１４２）と選択的に係合して、前記ピン（１４２）を前記第１の位置から前記第２の位置に移動させる格納システム（１４６）と、
を含む、可変ピッチファン。
【請求項２】
前記作動部材が、前記ディスク（４２）に対して回転可能なスケジューリングリング（１２２）である、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
【請求項３】
前記スケジューリングリング（１２２）に定められた前記チャンネル（１３６）が、略円周方向に沿って延びる、請求項２に記載の可変ピッチファン（３８）。
【請求項４】
前記チャンネル（１３６）が長さを定め、前記チャンネル（１３６）の前記長さが、前記複数のファンブレード（４０）の第１のピッチ範囲に相当する、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
【請求項５】
前記複数のファンブレード（４０）が、第２のピッチ範囲をさらに定め、前記作動部材が、前記ピン（１４２）が前記第２の位置にある場合、前記チャンネル（１３６）の長さよりも大きな前記ピン（１４２）に対する可動範囲を定め、前記作動部材の前記増大可動範囲が、前記複数のファンブレード（４０）の前記第２のピッチ範囲に対応する、請求項４に記載の可変ピッチファン（３８）。
【請求項６】
前記作動組立体がピン本体（１４４）をさらに含み、前記ピン（１４２）が、前記ピン本体（１４４）に対して前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動可能である、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
【請求項７】
前記ピン（１４２）が、前記ピン本体（１４４）に対して前記第１の位置と前記第２の位置との間で直線的に移動する、請求項６に記載の可変ピッチファン（３８）。
【請求項８】
前記格納システム（１４６）が、油圧を利用して前記ピン（１４２）を前記第２の位置に選択的に移動させる油圧式格納システム（１４６）である、請求項６に記載の可変ピッチファン（３８）。
【請求項９】
前記複数のファンブレード（４０）がファンシャフトによって回転可能であり、前記ピン本体（１４４）が、前記ファンシャフトに対して固定される、請求項６に記載の可変ピッチファン（３８）。
【請求項１０】
前記作動部材が連結アーム（１２４）であり、前記作動組立体が複数の連結アーム（１２４）をさらに含み、前記連結アーム（１２４）の各々が、前記複数のファンブレード（４０）のうちの１つに作動的に結合される、請求項１に記載の可変ピッチファン（３８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般的にはガスタービンエンジンのための可変ピッチファンに関し、より具体的には、ピッチ範囲リミッターを有するガスタービンエンジンのための可変ピッチファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスタービンエンジンは、互いに流れ連通するファン及びコアを含む。加えて、ガスタービンエンジンのコアは、直列流れ順に、圧縮機セクション、燃焼器セクション、タービンセクション、及び排出セクションを含む。作動時、空気流は、ファンから圧縮機セクションの入口に供給され、圧縮機セクションでは、１又は２以上の軸流圧縮機が、空気を燃焼器セクションに到達するまで漸進的に圧縮する。燃料は、燃焼器セクション内で圧縮空気と混合して燃焼して、燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼器セクションからタービンセクションに送られる。タービンセクションを通過する燃焼ガス流は、圧縮機セクションを駆動し、排出セクションを通過して大気に送られる。具体的な構成では、タービンセクションは、ガスタービンエンジンの軸方向に延びる１又は２以上のシャフトを介して圧縮機セクションに機械的に結合する。
【０００３】
ファンは、ガスタービンエンジンのコアよりも大径の複数のブレードを有する。また、ファン及び複数のブレードは、１又は２以上のシャフトの少なくとも１つに対して機械的に結合し、これらはタービンと一緒に回転することができる。複数のブレードが回転するとガスタービンエンジン用の推進力が発生しかつ空気流をコアの圧縮機セクションに供給するようになっている。
【０００４】
少なくとも一部のガスタービンエンジンに関して、ファンは、可変ピッチファンである。ガスタービンエンジンの性能をより高くするために、ブレードをそれぞれのピッチ軸の周りで回転させることでファンブレードのピッチを変えることが望ましい場合がある。例えば、ブレードピッチを変更する主な理由は、航空機の対気速度及びエンジンの出力レベルに基づいて性能を最適にするためにブレードの迎角を調整することである。もしくは、ファンブレードのピッチは、エンジンのコアをバイパスする空気流を反転させて、着陸した航空機を空力的に制動するための逆推進力を与えるために使用することができる。
【０００５】
一般に、作動部材は、複数のファンブレードと動作可能に連動して設けられており、複数のファンブレードのピッチを変更する。作動部材は、例えば、油圧又は電気システムによって駆動される。しかしながら、作動部材の動力系が故障した場合、複数のファンブレードは、前方推進力を発生するピッチ範囲から逆推進力を発生するピッチ範囲まで回転することができる。前方飛行時のこのようなことが起こると損傷が発生する可能性がある。
【０００６】
従って、システム故障時に、複数のファンブレードが前方推進力を発生するピッチ範囲から逆推進力を発生するピッチ範囲に回転するのを防止するための１又は２以上の安全機構を所定位置に有する作動部材が有用であろう。より具体的には、複数のファンブレードが前方推進力を発生するピッチ範囲から逆推進力を発生するピッチ範囲に回転するのを防止するための１又は２以上の安全機構を所定位置に有し、作動部材の動力系から独立してこのような回転を防止することができる作動部材が特に好都合であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８８５１８４９号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において記載され、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。
【０００９】
本開示の１つの例示的な実施形態において、ガスタービンエンジンのための可変ピッチファンが提供される。可変ピッチファンは、ディスクに回転可能に結合し、各々がピッチを定める複数のファンブレードを含む。また、可変ピッチファンは、複数のファンブレードの各々のピッチを変更するための作動組立体を含む。作動組立体は、複数のファンブレードのうちの少なくとも１つに作動的に結合しかつチャンネルを定める作動部材と、ピンとを含む。ピンは、第１の位置と第２の位置との間を移動可能であり、第１の位置では、ピンは、作動部材に定められたチャンネルの中に少なくとも部分的に位置決めさる。ピンは、第１の位置にある場合にチャンネルによって定められる範囲を超えたピンに対する作動部材の移動を阻止する。作動部材は、ピンと選択的に係合して、ピンを第１の位置から第２の位置に移動させる格納システムを含む。
【００１０】
本開示の別の例示的な実施形態において、ガスタービンエンジンのための可変ピッチファンが提供される。可変ピッチファンは、ディスクに回転可能に結合し、各々が第１のピッチ範囲及び第２のピッチ範囲ピッチを定める複数のファンブレードを含む。また、可変ピッチファンは、複数のファンブレードのピッチを変更するための作動組立体を含む。作動組立体は、複数のファンブレードのうちの少なくとも１つに作動的に結合する作動部材を含む。作動部材は、第１のピッチ範囲に対応する第１の可動範囲及び前記第２のピッチ範囲に対応する第２の可動範囲を定める。作動部材は、チャンネルをさらに定める。また、作動部材は、第１の位置と第２の位置との間で移動可能なピンを含み、第１の位置では、ピンの少なくとも一部は、作動部材に定められたチャンネルの中に位置決めさる。ピンは、第１の位置にある場合に作動部材が第２の可動範囲になるのを阻止する。また、作動部材は、ピンと選択的に係合して、ピンを第１の位置から第２の位置に移動させる格納システムを含む。
【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】本主題の例示的な実施形態によるガスタービンエンジンの概略断面図。
【図２】本開示の例示的な実施形態による図１に示されたファンの前方から後方に見た正面図。
【図３】第１のピッチ角を定める、図２に示す例示的なファンのファンブレードの半径方向断面図。
【図４】第２のピッチ角を定める、図２に示す例示的なファンのファンブレードの半径方向断面図。
【図５】第３のピッチ角を定める、図２に示す例示的なファンのファンブレードの半径方向断面図。
【図６】ファンブレードが第１の位置にある、図２の例示的な可変ピッチファンの作動組立体の概略側面図。
【図７】ファンブレードが第２の位置にある、図２の例示的な可変ピッチファンの作動組立体の概略側面図。
【図８】図６に示す作動組立体に組み込むことができる、本開示の例示的な実施形態によるピン組立体の断面図。
【図９】図７に示す作動組立体に組み込むことができる、本開示の例示的な実施形態によるピン組立体の断面図。
【図１０】ファンブレードが第３の位置にある、図２の例示的な可変ピッチファンの作動組立体の概略側面図。
【図１１】図１０に示す作動組立体に組み込むことができる、本開示の例示的な実施形態によるピン組立体の断面図。
【図１２】図２の例示的な可変ピッチファンの作動組立体の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書及び図面において参照符号を繰り返して用いることは、本発明の同じ又は類似の特徴又は要素を表すことを意図している。
【００１５】
ここで、その１又は２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。本明細書で使用される用語「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。加えて、本明細書で使用される用語「流体」は、限定されるものではないが、ガス及び空気を含む、流動する何らかの物質又は媒体を含む。
【００１６】
次に、幾つかの図全体を通して同様の参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１は、本開示の例示的な実施形態によるガスタービンエンジンの概略断面図である。より具体的には、図１の実施形態に関して、ガスタービンエンジンは高バイパスターボファンジェットエンジン１０であり、本明細書では「ターボファンエンジン１０」と呼ぶ。図１に示すように、ターボファンエンジン１０は、軸方向Ａ（参照用の長手方向中心線１２に対して平行に延びる）、半径方向Ｒ、及び円周方向Ｃ（図２参照）を定める。一般に、ターボファン１０は、ファンセクション１４及び該ファンセクション１４から下流に配置されたコアタービンエンジン１６を含む。
【００１７】
概略的に示された例示的なタービンエンジン１０のコア１６は、環状入口２０を定める略管状の外部ケーシング１８を含む。外部ケーシング１８は、直列流れ関係で、ブースタすなわち低圧（ＬＰ）圧縮機２２及び高圧（ＨＰ）圧縮機２４を含む圧縮機セクションと、燃焼器セクション２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８及び低圧（ＬＰ）タービン３０を含むタービンセクションと、ジェット排出ノズルセクション３２とを収容する。高圧（ＨＰ）シャフト又はスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動結合する。低圧（ＬＰ）又はスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動結合する。
【００１８】
加えて、図示の実施形態に関して、ファンセクション１４は、相隔たる様式でディスク４２に結合した複数のファンブレード４０を有する可変ピッチファン３８を含む。図示のように、ファンブレード４０は、略半径方向Ｒに沿ってディスク４２から外向きに延びる。複数のファンブレード４０の各々は、前縁４４又は上流縁、及びそれぞれのファンブレード４０の各々の半径方向外縁に定められた先端４６を規定する。また、以下に詳細に説明する方法でファンブレード４０のピッチを変えるように構成された適切な作動組立体４８に作動的に結合するファンブレード４０に基づいて、各ファンブレード４０は、ピッチ軸Ｐの周りでディスク４２に対して回転可能である。ファンブレード４０、ディスク４２、及び作動組立体４８は、出力ギヤボックス５０を横切るＬＰシャフト３６によって長手方向軸線１２の周りで一緒に回転可能である。出力ギヤボックス５０は、ＬＰシャフト３６の回転速度をより効率的なファン回転速度に落とすための複数のギヤを含む。加えて、図示の実施形態に関して、可変ピッチファン３８のディスク４２は、空力的外形の回転フロントハブ５２でカバーされ、複数のファンブレード４０を通る空気流を向上させるようになっている。
【００１９】
図１の例示的なターボファンエンジン１０をさらに参照すると、例示的なファンセクション１４は、ファン３８及び／又はコアタービンエンジン１６の少なくとも一部を円周方向に取り囲む環状ファンケーシング又は外側ナセル５４を追加的に含む。ナセル５４は、複数の周方向に離間した出口ガイドベーン５６によってコアタービンエンジン１６に対して支持されるようになっていることを理解されたい。さらに、ナセル５４の下流セクション５８は、コアタービンエンジン１６の外部に広がり、その間にバイパス空気流通路６０を定めるようになっている。
【００２０】
ターボファンエンジン１０の作動時、所定の空気量６２は、ナセル５４及び／又はファンセクション１４に関連する入口６４を通ってターボファン１０に流入する。空気量６２がファンブレード４０を通過する際に、矢印６６で示す空気の第１の部分は、バイパス空気流通路６０に向けられるか又は送られ、矢印６８で示す空気の第２の部分は、ＬＰ圧縮機２２に向けられるか又は送られる。空気の第１の部分６６と空気の第２の部分６８の比は、一般にバイパス比として知られている。次に、空気の第２の部分６８の圧力は、高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通過して燃焼器セクション２６へ送られる際に高くなり、空気の第２の部分６８は燃料と混合されて燃焼して燃焼ガス７０をもたらす。
【００２１】
燃焼ガス７０はＨＰタービン２８を経由し、ここでは、外部ケーシング１８に結合したＨＰタービンステータベーン７２及びＨＰシャフト又はスプール３４に結合したＨＰタービンロータブレード７４の連続する段によって、燃焼ガス７０から熱エネルギ及び／又は運動エネルギの一部が抽出され、ＨＰシャフト又はスプール３４が回転されるようになり、結果的にＨＰ圧縮機２４の作動を助ける。次に、燃焼ガス７０は、ＬＰタービン３０を経由し、ここでは、外部ケーシング１８に結合したＬＰタービンステータベーン７６及びＬＰシャフト又はスプール３６に結合したＬＰタービンロータブレード７８の連続する段によって、燃焼ガス７０から熱エネルギ及び運動エネルギの第２の部分が抽出され、ＬＰシャフト又はスプール３６が回転されるようになり、ＬＰ圧縮機２２の作動及び／又はファン３８の回転を助ける。
【００２２】
その後、燃焼ガス７０は、コアタービンエンジン１６のジェット排出ノズルセクション３２を経由して推進力をもたらすようになっている。同時に、空気の第１の部分６６は、ターボファン１０のファンノズル排出セクション８２から排出される前にバイパス空気流通路６０を経由するので、空気の第１の部分６６の圧力は大幅に上昇し、同様に推進力をもたらす。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、及びジェット排出ノズルセクション３２は、少なくとも部分的に、コアタービンエンジン１６を通って燃焼ガス７０を送るための高温ガス経路８４を定める。
【００２３】
しかしながら、図１を参照して説明した例示的なターボファンエンジン１０は、例示目的でのみ提示されることを理解されたい。他の例示的な実施形態において、例示的なターボファンエンジン１０は、他の適切な構成とすることができる。例えば、他の例示的な実施形態において、ターボファンエンジン１０は、任意の他の適切な数の、例えば、スプール又はシャフト、圧縮機、及び／又はタービンを有することができる。
【００２４】
次に図２を参照してファン３８を詳細に説明する。図２は、図１の例示的なターボファンエンジン１０のファン３８を前方から後方に見た図である。図示の例示的な実施形態に関して、ファン３８は１２枚のファンブレード４０を含む。負荷の観点から、このようなブレード数は各ファンブレード４０の翼長を短くすることを可能とし、同様にファン３８の全径を小さくすることができる（例えば、例示的な実施形態において約１２フィートへ）。しかし、他の実施形態において、ファン３８は、任意の適切なブレード数及び任意の適切な直径とすることができる。例えば、１つの適切な実施形態において、ファン３８は、少なくとも８枚のファンブレード４０、少なくとも１０枚のファンブレード４０、少なくとも１５枚のファンブレード４０、及び少なくとも１８枚のファンブレード４０を有することができる。
【００２５】
各ファンブレード４０は、例えば、略凹形の正圧側面１００（図３）及び反対側の略凸形の負圧側面１０２、並びに前縁１０４及び反対側の後縁１０６を含む、適切な空気力学的輪郭を有することができる。さらに、各ファンブレード４０は、一般に、前縁１０４と後縁１０６との間に延びる翼弦線１０５（図３）を定めることができる。各ファンブレード４０は、ディスク４２に回転可能に結合する内側根元端部１０８から、図示の実施形態ではファンケーシング又はナセル５４に近接して設けられてその間に比較的小さな先端隙間又は間隙をもたらす、半径方向外側の遠位端１１０まで延びる。もちろん、他の例示的な実施形態において、ガスタービンエンジンがオープンロータ式ターボファンエンジン又はターボプロップエンジン以外の場合、外側の遠位端１１０は何らかのケーシング又はナセルに近接して配置する必要はないことを理解されたい。
【００２６】
ここで図３から５をさらに参照すると、半径方向Ｒから見た例示的なファンブレード４０の断面図が提示される。前述のように、複数のファンブレード４０の各々は、ブレードピッチ作動組立体４８によってそれぞれのピッチ軸Ｐの周りで回転可能である。図示の実施形態に関して、ファンブレード４０の各々は、矢印１１４で示す回転方向に対するピッチ角１１２を定める。詳細には、図示の実施形態に関して、それぞれのファンブレード４０の各々のピッチ角１１２は、それぞれの翼弦線１０５と回転方向１１４との間で規定される。ピッチ角１１２を変更することで、ファン３８は、ターボファンエンジン１０の前方推進力１１６（図３）、ターボファンエンジン１０のゼロ推進力１１８（図４）、もしくはターボファンエンジン１０の逆推進力（図５）を発生するように操作することができる。
【００２７】
詳細には、図示の例示的なファン３８は、複数のファンブレード４０のピッチ角１１２を変更することができ、複数のファンブレード４０の各々は、第１のピッチ範囲及び第２のピッチ範囲を規定する。特に図示の実施形態に関して、第１のピッチ範囲は前方推進力を発生するように設定され、第２のピッチ範囲は逆推進力を発生するように設定される。前方推進力を発生する第１のピッチ範囲は、概して約０度から約９０度の間、例えば約５度から約７５度の間、例えば約１０度から約６０度の間のピッチ角１１２とすることができる。従って、本明細書で用いる場合、前方推進力を発生する第１のピッチ範囲は、追加的にゼロ推進力を発生する複数のファンブレード４０のピッチ角１１２を含むことができる。もしくは、逆推進力を発生する第２のピッチ範囲は、概して約０度から約−９０度の間、例えば約５度から約−７５度の間、例えば約１０度から約−６０度の間のピッチ角１１２とすることができる。
【００２８】
しかしながら、他の例示的な実施形態において、複数のファンブレード４０の第１及び第２のピッチ範囲は、代わりにピッチ角１１２の他の適切な範囲に定めることができることを理解されたい。例えば、逆推進力に対する前方推進力を発生するそれぞれのファンブレード４０の各々のピッチ角１１２は、このファンブレード４０の形状に応じて変えることができる。加えて、第１のピッチ範囲は、一定のピッチ範囲である必要はない。例えば、前方推進力を発生するそれぞれのファンブレード４０の各々のピッチ角１１２は、例えば、ファン３８及びエンジン１０が進む相対速度に応じて変えることができる。さらに、他の例示的な実施形態において、第１のピッチ範囲は、代わりにブレード４０が最適効率の範囲内で前方推進力を発生するピッチ範囲とすることができ、第２のピッチ範囲は、ファンブレード４０が依然として前方推進力を発生するが効率が良くないピッチ範囲とすることができる。このような実施形態において、ファン３８は、逆推進力を発生することができるか又は発生することができない。
【００２９】
図６から７を参照すると、本開示の例示的な実施形態によるブレードピッチ作動組立体４８が示されている。前述のように、各ファンブレード４０は、ディスク４２に対してピッチ軸Ｐの周りで回転可能である。ファンブレード４０、ディスク４２、及び作動組立体４８は、出力ギヤボックス５０（図１）を横切るＬＰシャフト３６によって、一緒に長手方向軸線１２の周りで回転可能である。さらに、ファン３８は、出力ギヤボックスをディスク４２に機械的に結合するファンシャフト１２０を含むことができる（以下の図１２参照）。
【００３０】
作動組立体４８は、一般に複数の作動部材を含む。特に図示の実施形態に関して、作動組立体４８は、スケジューリングリング１２２、複数の連結アーム１２４、及びアクチュエータ１２６を含む。図示の実施形態に関して、アクチュエータ１２６は、回転油圧式アクチュエータである。しかしながら、他の実施形態において、アクチュエータ１２６は、代わりに電気式アクチュエータ（すなわち、電気モータ）とすることができる。各ファンブレード４０は、対応する連結アーム１２４を介してディスク４２に対して回転可能に結合することができる。詳細には、各ファンブレード４０は、対応する連結アーム１２４の第１の端部１２８に回転可能に結合することができ、第１の端部１２８及び対応するファンブレード４０は、ディスク４２に対してピッチ軸Ｐの周りで回転できるようになっている。この点で、ファンブレード４０は、対応する連結アーム１２４の第１の端部１２８に固定結合することができ、連結アーム１２４が回転すると、ファンブレード４０がディスク４２に対して回転するようになっている。
【００３１】
連結アーム１２４の第２の端部１３０は、スケジューリングリング１２２に形成された複数のスロット１３２のうちの１つに摺動自在に結合することができる。例えば、第２の端部１２８は、摺動部材１３４に回転可能に結合することができる。摺動部材１３４は、スケジューリングリング１２２のスロット１３２に摺動自在に収容することができる。
【００３２】
スケジューリングリング１２２は、長手方向中心線１２の周りでディスク４２に対して回転可能であり、かつディスク４２に対して固定されたアクチュエータ１２６に作動的に結合する。作動時、アクチュエータ１２６は、ディスク４２に対してスケジューリングリング１２２を回転させる。スケジューリングリング１２２が回転すると、それぞれの摺動部材１３４の各々は、対応するスロット１３２に沿って移動して、それぞれの連結アーム１２４の角度位置が変化する。各連結アーム１２４が回転すると、対応するファンブレード４０も同様に回転するので各ファンブレード４０がピッチ軸Ｐの周りで回転する。
【００３３】
この点に関して、スケジューリングリング１２２の位置は、複数のファンブレード４０の各々のピッチ角１１２を決定する。従って、スケジューリングリング１２２をディスク４２に対して回転させることで、複数のファンブレード４０の各々は、それぞれのピッチ軸Ｐの周りで対応するピッチ角１１２に回転する。従って、図示の実施形態に関して、スケジューリングリング１２２は、複数のファンブレード４０が規定する第１のピッチ範囲に対応する第１の可動範囲を定める。詳細には、スケジューリングリング１２２の第１の可動範囲は、ディスク４２（及び以下に説明するピン組立体１４０）に対する第１の可動範囲とすることができる。第１のピッチ範囲、従ってスケジューリングリング１２２の第１の可動範囲は、結果として、前方推進力（又はゼロ推進力）を発生するピッチ角１１２に対応する。図示の実施形態に関して、この第１の可動範囲は、図６及び７に示される。詳細には、図６のスケジューリングリング１２２の位置では、ファンブレード４０が図３に示す例示的なピッチ角１１２を定めることになり、図７のスケジューリングリング１２２の位置では、ファンブレード４０が図４に示す例示的なピッチ角１１２を定めることになる。
【００３４】
しかしながら、図６及び７に示される例示的な作動組立体４８は、単に例示的に提示されることを理解されたい。他の例示的な実施形態において、何らかの他の適切な作動組立体４８を提示することができる。例えば、図６及び７の例示的な作動組立体４８は、複数の連結アーム１２４を含むが、他の例示的な実施形態において、作動組立体４８は、スケジューリングリング１２２上の１又は２以上の噛み合いギヤと相互作用するように構成されたギヤを備えた連結アーム１２４に置き換えることができ。さらに、作動組立体４８は、回転式アクチュエータとして示されているが（すなわち、作動組立体４８は、ディスク４２に対して軸方向Ａ及び長手方向中心線１２の周りで回転することで複数のファンブレード４０のピッチ角１１２を変える）、他の例示的な実施形態において、作動組立体４８は、代わりに電気式又は油圧式リニアアクチュエータとして構成することができる。このような例示的な実施形態では、作動組立体４８は、代わりに、複数のファンブレード４０のピッチ角１１２を変えるために、ディスク４２に対して軸方向Ａに沿って移動するように構成された１又は２以上の部材を含むことができる。加えて、図６及び７の例示的なスケジューリングリング１２２に形成されたスロット１３２は、概して長手方向中心線１２に沿って延びるように示されているが、他の例示的な実施形態において、スロット１３２は、湾曲又は他の形状を定めることができ、個々のファンブレード４０の各々のための特定のスケジューリングを可能にして、例えば、作動時にファンブレード４０がオーバーラップして互いに衝突するのを防ぐようになっている。
【００３５】
各図面に戻って参照すると、飛行中の逆推進力の発生は、飛行に有害作用をもたらす可能性があることを理解されたい。従って、図示の作動組立体４８は、移動を許容するために利用される明確なステップが関与しなければ、スケジューリングリング１２２が第１の可動範囲を超えて移動しないことを保証する機構をさらに含む。詳細には、図示の例示的なスケジューリングリング１２２は、複数のチャンネル１３６を定める。図示の例示的なチャンネル１３６は、概して円周方向Ｃに沿って延びて各々長さ１３８を定める。図示の実施形態に関して、各チャンネル１３６の長さ１３８は、前方飛行時のスケジューリングリング１２２の許容可能な可動範囲、すなわち前方飛行時の複数のファンブレード４０の許容可能なピッチ範囲に対応する。特に図示の実施形態に関して、各チャンネル１３６の長さ１３８は、複数のファンブレード４０の第１のピッチ範囲に相当する。従って、図示の実施形態に関して、各チャンネル１３６の長さ１３８は、複数のファンブレード４０が前方推進力又はゼロ推進力を発生するように構成されたピッチ範囲に相当することができる。しかしながら、他の実施形態において、ファンブレード４０の第１のピッチ範囲は、代わりに、前述したような何らかの他の適切なピッチ範囲に対応することができる。
【００３６】
例えば逆推進力が望ましくない場合に、スケジューリングリング１２２を確実に第１の可動範囲に維持するために、ピン組立体１４０はチャンネル１３６の各々に係合することができる。特に、図示の実施形態に関して、複数のピン組立体１４０は、例示的なスケジューリングリング１２２に定められたチャンネル１３６の対応する数だけ設けられているが、他の例示的な実施形態において、何らかの他の適切な数のピン組立体１４０及びチャンネル１３６を設けることができる。
【００３７】
また図８及び９を参照すると、例示的な実施形態によるピン組立体１４０の拡大断面図が提示される。詳細には、図８は、スケジューリングリング１２２が図６に示す位置にある状態での例示的なピン組立体１４０の拡大断面図を提示し、図９は、スケジューリングリング１２２が図７に示す位置にある状態での例示的なピン組立体１４０の拡大断面図を提示する。
【００３８】
図示の例示的なピン組立体１４０は、一般にピン１４２及びピン本体１４４を含む。ピン１４２は、ピン本体１４４の中で、第１の位置（図６から９）と第２の位置（以下に説明する図１０及び１１）との間で直線的に移動可能である。図示のように、ピン１４２が第１の位置にある場合、ピン１４２は、少なくとも部分的にスケジューリングリング１２２に形成されたそれぞれのチャンネル１３６の中に位置付けられる。スケジューリングリング１２２に形成されたそれぞれのチャンネル１３６の中に位置付けられる場合、ピン１４２は、チャンネル１３６の長さ１３８で規定された範囲を超えた、ピン１４２に対するスケジューリングリング１２２の移動を阻止する。従って、図示の実施形態に関して、ピン組立体１４０の例示的なピン１４２は（第１の位置にある場合）、スケジューリングリング１２２の第１の可動範囲の外側への移動を阻止して、複数のファンブレード４０が、前方推進力又はゼロ推進力を発生するピッチ角１１２の範囲とすることができる第１のピッチ範囲以外のピッチ角１１２に規定されるのを防止する。
【００３９】
しかしながら、前述のように、少なくとも特定の状况では、ファンブレード４０が第１のピッチ範囲の外側に移動して、例えばファン３８を用いて或る大きさの逆推進力を発生することが好都合である。従って、ここで図１０及び１１を参照すると、ファンブレード４０を第１のピッチ範囲の外側に移動させるための構成の作動組立体４８及びピン組立体１４０が提示される。詳細には、スケジューリングリング１２２は、ディスク４２及びピン組立体１４０に対する第２の可動範囲を定める。スケジューリングリング１２２の第２の可動範囲は、複数のファンブレード４０の各々によって規定される第２のピッチ範囲に対応する。図示の実施形態に関して、複数のファンブレード４０の第２のピッチ範囲は、複数のファンブレード４０が逆推進力を発生するようになったピッチ角１１２の範囲である。しかしながら、他の実施形態において、第２のピッチ範囲は、追加的に又は代替的にファンブレード４０の最適な効率範囲の外側のピッチ角１１２の範囲に対応することができる。
【００４０】
しかしながら、図示のように、スケジューリングリング１２２の第２の可動範囲は、スケジューリングリング１２２に規定されたチャンネル１３６の長さ１３８によってもたらされる許容可能な範囲の外側である。従って、第２の可動範囲に入るためには、ピン組立体１４０のピン１４２は、第２の位置に移動する必要があり、ピン１４２は、スケジューリングリング１２２のよって規定されたチャンネル１３６の中に少なくとも部分的に位置付けられないので、このような移動は阻止されない。従って、選択的にピン１４２に係合してピン１４２を第１の位置から第２の位置に移動させるための格納システム１４６を備える。図示の実施形態に関して、格納システム１４６は、作動時に、油圧を利用してピン１４２を選択的に第１の位置から第２の位置に移動させる油圧式格納システムである。
【００４１】
例えば、特に図１１及びさらに例示的な作動組立体４８の垂直断面図を提示する図１２を参照すると、例示的なピン組立体１４０は、ピン本体１４４によって規定される上部チャンバ１４８を含む。ピン本体１４４の上部チャンバ１４８は、油圧流体ライン１５０に流体接続する。図示の実施形態に関して、油圧流体ライン１５０は、ターボファンエンジン１０のドレンライン１５４に流体接続され、ターボファンエンジン１０が搭載される航空機の車輪が地上にある場合に加圧することができる。しかしながら、他の例示的な実施形態において、油圧流体ライン１５０は、代わりに、ターボファンエンジン１０の他のアクチュエータ油圧ライン１５６（例えばドレンライン１５４を含む）とは独立して作動する別個の油圧流体ラインとすることができる。
【００４２】
格納システム１４６が作動してピン１４２を格納する場合、すなわちピン１４２が第２の位置に移動する場合、油圧流体ライン１５０は、加圧油圧流体を上部チャンバ１４８に供給する。上部チャンバ１４８の中の流体は、上部チャンバ１４８の中の圧力を上昇させ、ピン１４２を概して半径方向Ｒに沿って第２の位置に向かって内向きに押し付ける。より具体的には、油圧流体は、ピン１４２上の環状フランジ１５２を半径方向に沿って内向きに押し付け、ピン１４２を第２の位置に移動させる。
【００４３】
選択的にピン１４２に係合してピン１４２を第２の位置に移動させた後、ピン１４２は、格納システム１４６を係合解除してファン３８を回転させることで第１の位置に戻ることができる。遠心力がピン１４２を元の第１の位置に移動させることになる。特に、格納システム１４６が不作動の場合、ピン１４２を第２の位置に押し付ける付勢力は存在しない。従って、格納システム１４６が不作動の場合、ピン１４２は、最小の遠心力で第１の位置に移動することができ、ピン１４２は、ファン３８を比較的低速で回転させることで第１の位置に移動することができる。
【００４４】
しかしながら、他の例示的な実施形態において、何らかの他の適切な格納システム１４６を設けることができることを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態において、格納システム１４６は、電気式アクチュエータを使用してピン１４２を第１の位置から第２の位置に移動させる電気システムとすることができる。もしくは、格納システム１４６は、電磁式格納システムとすることができる。さらに、他の例示的な実施形態において、格納システム１４６は、空圧式格納システムとすることができる。さらに、図示の例示的なピン組立体１４０は、第１の位置と第２の位置との間で直線的に延びるピン１４２を含むが、他の例示的な実施形態において、ピン１４２は、代わりに第１の位置と第２の位置との間を枢動又は回転することができることを理解されたい。さらに、例示的なピン１４２は概して円筒形状を定めるが、他の例示的な実施形態において、ピン組立体１４０のピン１４２は、ピン１４２が第１の位置と第２の位置との間を移動することを可能にする何らかの他の適切な形状を定めることができる。
【００４５】
さらに、他の例示的な実施形態において、作動組立体４８は、代わりに、何らかの他の適切な作動部材と相互接続するピン組立体１４０を有することができる。例えば、他の例示的な実施形態において、例示的な作動組立体４８の連結アーム１２４のうちの１又は２以上は、その中にチャンネルを定めることができる。このような例示的な実施形態において、例えば前述とほぼ同じ方法で、ピン組立体のピンは、このようなチャンネルと相互作用して、チャンネルによって規定される範囲を超えたピンに対する連結アーム１２４の移動を阻止するように構成することができる。
【００４６】
ここで特に図１２を参照すると、ピン組立体１４０は、ファンシャフト１２０（例えば、出力ギヤボックス５０を横切るＬＰシャフト３６によって駆動することができる）に取り付けられ、ピン組立体１４０のピン本体１４４は、ファンシャフト１２０に対して固定されることを理解されたい。しかしながら、他の例示的な実施形態において、ピン本体１４４は、代わりに、ディスク４２及び複数のファンブレード４０と共に回転する何らかの他の適切な部材に対して固定することができる。
【００４７】
本開示の例示的な実施形態による作動組立体を有するガスタービンエンジン用ファンは、システム圧が失われた場合でも、飛行中に複数のファンブレードが逆推進力を発生するピッチ範囲に移動しないことを保証することができる。加えて、本開示の例示的な実施形態による作動組立体を有するガスタービンエンジン用ファンは、車輪が接地するか又は逆推進力が望まれる他のいくつかの条件になると即座に安全機構の係合解除を可能にすることができる。さらに、本開示の例示的な実施形態による作動組立体を有するガスタービンエンジン用ファンは、安全機構が、ファンが比較的低速で回転した場合に係合することを可能にすることができる。
【００４８】
本明細書は、開示される主題の実施例を用いて、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及びあらゆる包含の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有する場合、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。
【００４９】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
ディスクに回転可能に結合し、各々がピッチを定める複数のファンブレードと、
上記複数のファンブレードの各々のピッチを変更するための作動組立体と。
を備えるガスタービンエンジンのための可変ピッチファンであって、
上記作動組立体が、
上記複数のファンブレードのうちの少なくとも１つに作動的に結合しかつチャンネルを定める作動部材と、
第１の位置と第２の位置との間を移動可能なピンであって、上記第１の位置では、上記ピンが、上記作動部材に定められた上記チャンネルの中に少なくとも部分的に位置決めされ、上記ピンが、上記第１の位置にある場合に上記チャンネルによって定められる範囲を超えた上記ピンに対する上記作動部材の移動を阻止する、ピンと、
上記ピンと選択的に係合して、上記ピンを上記第１の位置から上記第２の位置に移動させる格納システムと、
を含む、可変ピッチファン。
［実施態様２］
上記作動部材が、上記ディスクに対して回転可能なスケジューリングリングである、実施態様１に記載の可変ピッチファン。
［実施態様３］
上記スケジューリングリングが複数のスロットを定め、上記作動組立体が複数の連結アームをさらに含み、上記連結アームの各々が、上記複数のファンブレードのうちの１つ、及び上記スケジューリングリングによって定められた上記複数のスロットのうちの１つに作動的に結合する、実施態様２に記載の可変ピッチファン。
［実施態様４］
上記スケジューリングリングに定められた上記チャンネルが、略円周方向に沿って延びる、実施態様２に記載の可変ピッチファン。
［実施態様５］
上記チャンネルが長さを定め、上記チャンネルの上記長さが、上記複数のファンブレードの第１のピッチ範囲に相当する、実施態様１に記載の可変ピッチファン。
［実施態様６］
上記複数のファンブレードが、第２のピッチ範囲をさらに定め、上記作動部材が、上記ピンが上記第２の位置にある場合、上記チャンネルの長さよりも大きな上記ピン対する可動範囲を定め、上記作動部材の上記増大可動範囲が、上記複数のファンブレードの上記第２のピッチ範囲に対応する、実施態様５に記載の可変ピッチファン。
［実施態様７］
上記作動組立体がピン本体をさらに含み、上記ピンが、上記ピン本体に対して上記第１の位置と上記第２の位置との間で移動可能である、実施態様１に記載の可変ピッチファン。
［実施態様８］
上記ピンが、上記ピン本体に対して上記第１の位置と上記第２の位置との間で直線的に移動する、実施態様７に記載の可変ピッチファン。
［実施態様９］
上記格納システムが、油圧を利用して上記ピンを上記第２の位置に選択的に移動させる油圧式格納システムである、実施態様７に記載の可変ピッチファン。
［実施態様１０］
上記複数のファンブレードがファンシャフトによって回転可能であり、上記ピン本体が、上記ファンシャフトに対して固定される、実施態様７に記載の可変ピッチファン。
［実施態様１１］
上記作動部材が連結アームであり、上記作動組立体が複数の連結アームをさらに含み、上記連結アームの各々が、上記複数のファンブレードのうちの１つに作動的に結合される、実施態様１に記載の可変ピッチファン。
［実施態様１２］
ディスクに回転可能に結合し、各々が第１のピッチ範囲及び第２のピッチ範囲ピッチを定める複数のファンブレードと、
上記複数のファンブレードのピッチを変更するための作動組立体と。
を備えるガスタービンエンジンのための可変ピッチファンであって、
上記作動組立体が、
上記複数のファンブレードのうちの少なくとも１つに作動的に結合し、上記第１のピッチ範囲に対応する第１の可動範囲及び上記第２のピッチ範囲に対応する第２の可動範囲を定め、かつチャンネルを定める作動部材と、
第１の位置と第２の位置との間で移動可能なピンであって、上記第１の位置では、上記ピンの少なくとも一部が、上記作動部材に定められた上記チャンネルの中に位置決めされ、上記ピンが、上記第１の位置にある場合に上記作動部材が上記第２の可動範囲になるのを阻止する、ピンと、
上記ピンと選択的に係合して、上記ピンを上記第１の位置から上記第２の位置に移動させる格納システムと、
を含む、可変ピッチファン。
［実施態様１３］
上記作動部材の上記第１の可動範囲が上記ディスクに対する第１の可動範囲であり、上記作動部材の上記第２の可動範囲が上記ディスクに対する第２の可動範囲である、実施態様１２に記載の可変ピッチファン。
［実施態様１４］
上記作動部材が、上記ディスクに対して回転可能なスケジューリングリングである、実施態様１２に記載の可変ピッチファン。
［実施態様１５］
上記スケジューリングリングが複数のスロットを定め、上記作動組立体が複数の連結アームをさらに含み、上記連結アームの各々が、上記複数のファンブレードのうちの１つ、及び上記スケジューリングリングによって定められた上記複数のスロットのうちの１つに作動的に結合する、実施態様１４に記載の可変ピッチファン。
［実施態様１６］
上記スケジューリングリングに定められた上記チャンネルが、略円周方向に沿って延びる、実施態様１４に記載の可変ピッチファン。
［実施態様１７］
上記チャンネルが長さを定め、上記チャンネルの上記長さが、上記複数のファンブレードの可動範囲に相当する、実施態様１２に記載の可変ピッチファン。
［実施態様１８］
上記作動組立体がピン本体をさらに含み、上記ピンが、上記ピン本体に対して上記第１の位置と上記第２の位置との間で移動可能である、実施態様１２に記載の可変ピッチファン。
［実施態様１９］
上記ピンが、上記ピン本体に対して上記第１の位置と上記第２の位置との間で直線的に移動する、実施態様１８に記載の可変ピッチファン。
［実施態様２０］
上記格納システムが、油圧を利用して上記ピンを上記第２の位置に選択的に移動させる油圧式格納システムである、実施態様１８に記載の可変ピッチファン。  
【符号の説明】
【００５０】
１０  ターボファンジェットエンジン
１２  長手方向又は軸方向中心線
１４  ファンセクション
１６  コアタービンエンジン
１８  外部ケーシング
２０  入口
２２  低圧圧縮機
２４  高圧圧縮機
２６  燃焼セクション
２８  高圧タービン
３０  低圧タービン
３２  ジェット排出ノズルセクション
３４  高圧シャフト／スプール
３６  低圧シャフト／スプール
３８  ファン
４０  ブレード
４２  ディスク
４４  前縁
４６  先端
４８  作動組立体
５０  出力ギヤボックス
５２  回転ハブ
５４  ファンケーシング又はナセル
５６  出口ガイドベーン
５８  下流セクション
６０  バイパス空気流通路
６２  空気
６４  入口
６６  空気の第１の部分
６８  空気の第２の部分
７０  燃焼ガス
７２  ステータベーン
７４  タービンロータブレード
７６  ステータベーン
７８  タービンロータブレード
８０  ジェットノズル排出
８２  ファンノズル排出セクション
８４  高温ガス経路
１００  正圧側面
１０２  負圧側面
１０４  前縁
１０５  翼弦線
１０６  後縁
１０８  内側根元端部
１１０  遠位端
１１２  ピッチ角
１１４  回転方向
１１６  前方推進力
１１８  逆推進力
１２０  ファンシャフト
１２２  スケジューリングリング
１２４  連結アーム
１２６  電気モータ
１２８  連結アームの第１の端部
１３０  連結アームの第２の端部
１３２  スロット
１３４  摺動部材
１３６  チャンネル
１３８  チャンネル長さ
１４０  ピン組立体
１４２  ピン
１４４  ピン本体
１４６  格納システム
１４８  上部チャンバ
１５０  油圧流体ライン
１５２  ピンの環状フランジ
【図１】
2017048785.tif 000003
【図２】
2017048785.tif 000004
【図３】
2017048785.tif 000005
【図４】
2017048785.tif 000006
【図５】
2017048785.tif 000007
【図６】
2017048785.tif 000008
【図７】
2017048785.tif 000009
【図８】
2017048785.tif 000010
【図９】
2017048785.tif 000011
【図１０】
2017048785.tif 000012
【図１１】
2017048785.tif 000013
【図１２】
2017048785.tif 000014
【外国語明細書】
2017048785000001.pdf