JP5112708B2 - エンジンシャフトを引っ込み可能なナットと連結するためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、特に航空分野におけるガスタービンエンジンに関し、ロータシャフトをエンジン内に取付けることを目的とする。

タービンエンジンを着脱する操作は、それを構成する部品数のため、および、たとえ部品の寸法が大きくても部品の間にある小さなクリアランス数のために、複雑である。このような操作を備えるエンジンに関する作業を行うコストが、結果的に常に高くなる。それゆえに、操作を簡略化することが常に求められる。ｃｆｍ（登録商標）５６エンジン等のツインスプールの前部ターボファンエンジンにおいて、低圧圧縮機のシャフトおよびファンシャフトをそれぞれ支持するファンおよび２つの第１の軸受の後部に、中間ケーシングと同じ高さで支持軸受が取付けられるので、高圧圧縮機のシャフトの支持軸受に接近することは特に困難である。中間ケーシングは、特にロータの前部軸受を支持する機械ケーシングの部分である。エンジンおよび特にファンの前部全体を取外すことを回避するために、この軸受の要素は現在、後部から取付けることができるような方法で配置される。有利であるにもかかわらず、このような解決案には、取り除くのが望ましいであろう多くの欠点がさらにある。

図１および図２を参照すると、従来技術の教示に対応する解決案が概説されている。エンジンの組立ては示されておらず、軸受の直近の周囲のみが視認できる。エンジンの前進方向に対して前部と後部とが定義される。中間ケーシング２の固定された構造物の部分が示されており、高圧圧縮機のシャフトの転がり軸受３が、この固定された構造物にその外側レースによって支持されている。軸受が高圧圧縮機のシャフト４の前端部を回転するように支持しているが、このうちジャーナル４’およびロータディスク４’’が確認され得る。軸受がその前部でラジアルシャフトに連結したギア５’を駆動するベベルギア５を支持し、補助装置、すなわち、ポンプや電流発生器等を駆動するのに使用されるインレットギアボックス（ＩＧＢ）を形成する。この目的を達成するために、アクセサリギアボックス（ＡＧＢ）のギアを駆動するべく、ベベルギアが中間ケーシングのラジアルアームのうちの１つに収容されるラジアル伝動軸のギアと噛合する。ベベルギアは、軸受によって支持される円筒状スリーブに固定するように連結される。

シャフト４を軸受３に保持するために、従来技術によってナット６が設けられており、これはセグメントまたは止め輪６’によって、上流側端部のギア５内に保持される。ナットは、その外側表面上にねじを備え、それによってナットがシャフト４の上流側端部の内部にねじ止めされ、この端部は適切なねじを備えている。シャフト４の軸方向のスプラインによる回転を防ぐために固定され、シャフト４の環状溝にロックする可撓性タブを有するナット固定器具６’’によって、ナットが偶発的にゆるまないようにする。さらにまた、ギア５のスリーブの内部壁にある軸方向のスプラインがシャフト４の外側表面にあるスプラインと協働して、一方が他方に対してまったく回転しないようにする。このように取付けることによって、高圧圧縮機の自動取出し機能が組み入れられる。この機能は、軸受ナットをベベルホイールに軸方向に固定するセグメントによって提供される。したがって、ナットを高圧圧縮機のシャフトのねじにねじ止めすることによって、圧縮機が軸受と嵌合される。すなわち、逆にいえば、ナットのねじをゆるめることによって、ナットがセグメントによって軸方向にブロックされるために、圧縮機が後方に押し出される。

図２はシャフト４が取付けられる前の軸受を示すものである。中間ケーシングの後部から要素を任意に取付ける前に、軸受の前に配置されるナットが予めギアに取付けられている。

シャフト４の取付けの準備をするために、軸受３を膨張させて収縮力を最小限に抑えるべく、軸受３がＣで加熱される。シャフト４上にナット６を締着する場合に、ナット６を加熱することを避け、ねじの摩擦を最小限に抑えるように、熱保護部Ｐがナットの周囲に設置される。しかしながら、この保護部は実行するのが複雑である。保護部は効果的に設置されることができない。

本出願人によって設定される目的は、このような取付けと関連付けられる問題を防止することである。

より詳細には、解決すべき問題は、エンジンの後部からアクセス工具のみをもって高圧圧縮機を着脱できる、高圧圧縮機とエンジンＩＧＢとの間の一種の連結に関する。

本発明によれば、軸受によって支持されるスリーブ内で係合されたガスタービンエンジンシャフトの端部を、ナットを使用して固締するためのシステムは、ナットが上記スリーブ内に一端でねじ止めされ、セグメントタイプの連結部によってシャフトと他端で連結されることを特徴とする。

このように、本発明の解決案は、補助装置のギアボックスを駆動するための動力取出装置がそれに固定されるベベルギアによって設けられ、スリーブがこの駆動式ベベルギアに属している、ツインスプールエンジンの高圧圧縮機のシャフトを取付けるのに適するものである。

本発明の解決案によって、セグメントタイプの連結部によって、シャフトが軸受と嵌合されながらナットをシャフト内に引っ込め、ついで、後部に離れて設置される工具の助けを借りてナットをただ軸方向に移動させることにより、ナットをスリーブの前部ねじと接触させるようにし、ナットをねじ止めして確実に固締することが可能となる。高圧圧縮機の取外しはまた、簡潔な方法で単にエンジンの後部のみから作用することによって行われ、現在使用される取付け手段および取付け工具によって取外しが損なわれることはない。

エンジンの後部からの取付け／取外しは、このタイプのエンジンにとって主要な利点であり、このような操作のコストをかなり低減させるものである。

さらにまた、この解決案は簡潔であり、使用可能な空間内に組み入れられることができ、ＩＧＢとＬＰシャフトとの間にある空気の流れを妨げない。

次に、添付の図面を参照しつつ、本発明をさらに詳細に説明する。

図３および後続の図は、本発明の解決案の実施形態を示す。軸受３は、中間ケーシング２がそうであるように、従来技術に対して変わりのないままである。ジャーナルを形成しツインスプールタービンエンジンの高圧圧縮機ロータに属するシャフト１４の上流側端部には、この場合矩形の断面を有する分割された環状セグメント１８が収容される内側環状チャネルまたは溝１４_１がある。セグメント１８が、ナット１６の外側表面に形成される軸方向の停止面１６_１と協働する。このナット１６は円筒状の形状を有し、シャフト１４をベベルホイール１５に連結させる。ベベルホイール１５は、ＩＧＢを駆動するためのベベルギア１５_１を備える。ベベルホイール１５はまた、軸受３の内側レース３ｉに焼嵌めされた円筒状スリーブ１５_４を備える。その前部において、ホイール１５がここでラビリンスシール１５_２に固定するように連結される。スプライン１５_３が内部に形成され、ジャーナル１４上でスプライン１４_３と協働して、それらを回転しないように固定したままにする。ホイール１５はまた、円筒状ナット１６がねじ１６ｆによって協働するねじ１５ｆを備える、円筒状の表面を有する内部の部分を備える。

図４は、軸受３の内側レース３ｉの上に取付けられるベベルホイール１５を備えた軸受３と、波形線によって表される加熱手段Ｃ’とを示す。

次に、図４および後続の図を参照しつつ、軸受３の高圧圧縮機のシャフトの前部の取付けについて説明する。

軸受は、軸受のレース３ｉの内部に焼嵌めされたベベルホイール１５によってすでに組立てられている。第１のステップが、レース３ｉの下に加熱器を設置することによって軸受３を加熱することにある。ナットがない場合、不必要に加熱しても周囲部品にまったく悪影響を及ぼさないために、本発明の解決案の利点は、すでに理解されているであろう。

同時に、図５に示されるように、ナット１６がシャフトに嵌合される。円筒状の通常の形状を有するナット１６の外径は、シャフト１４の内径と等しい。ナット１６はさらに、ナット１６が半径方向に圧縮され、その直径が減少することによって変形した場合に、セグメント１８が完全にその中に収容されることを保証するのに十分な深さの横溝１６_２を備える。この目的を達成するために、セグメント１８を引っ込めたままに保つスリーブ１９が係合されている。スリーブ１９の内径は、シャフトの内径と同じである。このように、図５から理解されるように、引っ込み位置にある場合には、セグメントの外径によって、ナットがシャフト１４内部およびシャフト１４に沿ってスライドすることができる。セグメント１８が溝１４_１と接触するまで、ナットがスライドする。その弾性によって、セグメントはここでそれ本来の形状を採り、溝１４_１に押圧される。ナットの溝１６_２が、セグメントがシャフト１４の溝１４_１まで導かれることができ、ナットがシャフト１４にさらに前方に挿入されないようにする、軸方向の停止部を形成する。ナットをシャフトから引き出すことが望まれる場合に、それによってセグメント１８がナットの溝１６_２に引っ込むことが可能な工具を適用するため、シャフトが溝と同じ高さの多数の半径方向オリフィス１４_２を順に備えることが認められ得る。

図６は、加熱器が除去されており、膨張した状態にある軸受に、シャフトが係合されようとしていることを示す。チャネル１４_１内および溝１６_２によって形成される停止部の両方を圧迫するセグメント１８によって、ナット１６が引っ込み、シャフト１４内で軸方向に固定される。

図７は、シャフトが軸受３に完全に係合されたことを示す。スプライン１４_３が、それらを回転しないように固定すべく、ベベルホイール１５のスリーブのスプライン１５_３と協働する。シャフトの前端部１４_５が、軸受３の内側レースを圧迫する後部のラビリンスを形成している部分に接合する。シャフト１４上の端部の円筒状の外側表面が、ホイール１５の焼嵌めしている内側表面に係合されることもまた認められ得る。この構成によって、効果的にギア１５_１を支持し、操作する間に変形せず正確に向きを変えることを保証する。

図８から理解され得るように、ベベルホイール１５のねじ１５ｆとナット１６のねじ１６ｆとのそれぞれを係合することによって、ナットがねじ止めされている。シャフト１４の後部から適切な工具によってねじ止めされている。ナットの停止面１６_１が溝１４_１に収容されるセグメント１８に当たるまで、このようなねじ止めが行われる。

図３に戻ると、ここではシャフトがベベルホイールの種々の内部の肩部に接合することが理解され得る。ナット固定器具１７が嵌合されている。ナット固定器具１７は切欠き部によってナット１６と協働し、ナットがシャフトに対して回転しないようにする。ナット固定器具１７は、シャフト１４に作成される溝１４_６内に収容される弾性的に変形可能な分岐部１７_１を備える。掬い（ｓｃｏｏｐ）１５_５と共にギア１５_１と軸受３とのための潤滑油を受ける表面を形成する、ベベルホイールの前部分１５_２の存在を認めることが可能である。この油の分配ノズルは示されていない。掬い１５_５によって集められたこの油は、長手方向のダクト１５_６を通って、スプライン１５_３といくつかの特に水平にされたスプライン１４_３との間を、ボールを潤滑するのに適した既知のオリフィスを備える軸受３に向かって案内される。

ナット１６は、シャフト１４に引っ込む限りにおいて、引っ込み可能であると述べられ得る。ナットは、知られている工具によって特に後部からシャフトを介して回転される。力が軸受を通過しないように、ベベルホイールは、たとえば、取付けの間にまったく回転しないようにホイールの前部に製作されるほぞ１５_７の間に形成される軸方向の締付け領域に設置される適切な工具、および肩部１５_８によって、軸方向に締付けられることができる。

従来技術の教示に対応する取付け解決案の、軸方向の断面における部分図を示す。 予め組立てられ、高圧圧縮機のシャフトを取付ける前の図１の要素を示す。 本発明による高圧圧縮機のシャフトの端部を固締するためのシステムの、軸方向の半断面における部分図を示す。 高圧圧縮機のシャフトの上流側のＩＧＢ側から見た取付けの第１のステップを示す。 高圧圧縮機のシャフト側から見た取付けの第１のステップを示す。 圧縮機のシャフトを嵌合することを備えた第２のステップを示す。 圧縮機のシャフトのより進んだ係合を示す。 引っ込み可能なナットを軸受のスリーブにねじ止めすることが完了し、図３にて説明したように、ナット固定器具が嵌合され得ることを示す。

符号の説明

２ 中間ケーシング
３ 転がり軸受
３ｉ 内側レース
４、１４ シャフト
５、１５ ホイール、ベベルホイール
５’、１５_１ ギア、ベベルギア
６、１６ ナット
６’ 止め輪
６’’、１７ ナット固定器具
１４_１、１４_６ 溝、チャネル
１４_３、１５_３ スプライン
１４_５ 前端部
１５_２ ラビリンスシール
１５_５ 掬い
１５_６ ダクト
１５_７ ほぞ
１５_８ 肩部
１５ｆ、１６ｆ ねじ
１６_１ 停止面
１６_２ 横溝
１７_１ 分岐部
１８ セグメント
１９ スリーブ

Claims (10)

1. 軸受（３）によって支持されるスリーブ（１５）内で係合されるガスタービンエンジンシャフト（１４）の端部を、ナット（１６）を使用して固締するためのシステムであって、ナット（１６）が前記スリーブ（１５）内において一端でねじ止めされ、セグメントタイプの連結部（１８）によって他端でシャフトと連結され、セグメント（１８）が環状の割りリングを形成し、ナット（１６）が円筒状の形状を有し、引っ込み位置のセグメントを含むのに十分な深さの外側溝（１６ _２ ）を備えることを特徴とする、システム。
2. ナットがセグメントのための軸方向の停止部を形成する表面（１６_１）を備え、この表面が溝（１６_２）から離れている、請求項１に記載のシステム。
3. セグメント（１８）が前記停止部を形成する表面（１６_１）に当たる場合に、スリーブ（１５）の内表面に作製される溝（１４_１）にその高さ部分にわたりセグメントが収容される、請求項２に記載のシステム。
4. ナット固定器具（１７）を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
5. シャフト（１４）およびスリーブ（１６）が、軸方向のスプライン（１５_３、１４_３）によって一方が他方の内部に案内される、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
6. シャフト（１４）がツインスプールガスタービンエンジンの高圧圧縮機のシャフトであって、スリーブがアクセサリギアボックスの伝動軸を駆動するためのベベルホイール（１５）である、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
7. ベベルホイール（１５）が、ナットをねじ止めする間、軸受を軸方向に締付けるための手段を備える、請求項６に記載のシステム。
8. ツインスプールタービンエンジンの高圧圧縮機のシャフトをその前部軸受に取付ける方法であって、
   軸受を加熱することと、
   請求項１から７のいずれか一項に記載のシステムのナットをシャフトに取付けることと、
   ナットをねじ止めすることと、
   を備える、方法。
9. 請求項１から７のいずれか一項に記載のガスタービンエンジンの圧縮機のシャフトを固締するためのシステムを備える、ガスタービンエンジンの圧縮機。
10. 請求項１から７のいずれか一項に記載の圧縮機のシャフトを固締するためのシステムを備える、ガスタービンエンジン。

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