JP2003314207A - ブレード付きロータおよびスペーサ - Google Patents

ブレード付きロータおよびスペーサ

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JP2003314207A
JP2003314207A JP2003112027A JP2003112027A JP2003314207A JP 2003314207 A JP2003314207 A JP 2003314207A JP 2003112027 A JP2003112027 A JP 2003112027A JP 2003112027 A JP2003112027 A JP 2003112027A JP 2003314207 A JP2003314207 A JP 2003314207A
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blade
spacer
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mounting portion
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JP2003112027A
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Amanda E Barnette
イー．バーネット アマンダ
David Rootes
ルーテス デビッド
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3092—Protective layers between blade root and rotor disc surfaces, e.g. anti-friction layers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 ブレード付きロータは、各々のブレード
（４０）と、対応するロータハブのスロットと、の間の
段付き境界面を特徴とする。この境界面は、理想的に
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（５８）である。このスペーサ
（５８）は、空転による摩耗を防止するように確実に密
な嵌合を提供する。スペーサ（５８）の段付きの部分に
より、ブレード（４０）の設置および除去における損傷
のおそれが減少する。また、スペーサ（５８）は、ブレ
ードの分離時に、ブレードの軸方向保持装置の一部品で
あるスナップリングに軸方向荷重を伝達するのを補助す
る。

Description

【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１０／１２３，４５１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１
６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３
２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５
８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６
０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３４，３
６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６６，６
８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５
８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１０
０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，１０
０ｂを設けることが推奨される。各々の面取り部１００
ａ，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１
００ａ，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１０２
ａ，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（ｔｉ
ｅｒｅｄ 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，１
１８ｂ，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】
４０…ブレード ５８…スペーサ １１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ…取付部の底面上のステ
ップの組 １１４…ポケット １１８ａ，１１８ｂ，１１８ｃ…スペーサの外側接触面
上のステップの組
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アマンダ イー．バーネット アメリカ合衆国，コネチカット，ウェザー ズフィールド，ロビンズ ドライブ 57 (72)発明者 デビッド ルーテス アメリカ合衆国，コネチカット，マンチェ スター，バックランド ヒルズ 345，ア パートメント＃7134 Ｆターム(参考） 3G002 FA03 FA04 FA09 FB06 3H033 AA02 AA16 BB03 BB08 BB17 CC01 CC06 DD01 DD06 DD17 DD18 EE05

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 床部をそれぞれ有する周辺スロットを備
    えるロータハブと、 前記スロットのうちの一つに収容されるとともに底面を
    それぞれ有する取付部をそれぞれ備える複数のブレード
    と、 前記ブレードとその対応するスロットとの間の段付き境
    界面と、を有することを特徴とするブレード付きロー
    タ。
  2. 【請求項２】 前記段付き境界面は、前記スロットの床
    部に面する内側接触面と前記取付部の底面に面する外側
    接触面とを有するスペーサを含み、前記取付部の底面
    は、ステップを有し、前記外側接触面は、これとかみ合
    わさるステップ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。
  3. 【請求項３】 前記段付き境界面は、前記スロットの床
    部に面する内側接触面と前記取付部の底面に面する外側
    接触面とを有するスペーサを含み、前記スロットの床部
    は、ステップを有し、前記内側接触面は、これとかみ合
    わさるステップ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。
  4. 【請求項４】 前記取付部の底面は、ステップを有し、
    前記外側接触面は、これとかみ合わさるステップを有す
    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。
  5. 【請求項５】 前記ハブは、タービンエンジンのファン
    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。
  6. 【請求項６】 前記周辺スロットと前記取付部とは、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。
  7. 【請求項７】 前記段付き境界面は、一連の傾斜部を含
    むことを特徴とする請求項１記載のブレード付きロー
    タ。
  8. 【請求項８】 組み立てられたブレード付きロータにお
    いて、ブレード取付部とディスクスロットの床部との間
    の空間に収容されるスペーサであって、このスペーサ
    は、前記取付部と接するように設けられた外側接触面
    と、前記スロットの床部と接するように設けられた内側
    接触面と、を有し、前記接触面の少なくとも一つが段付
    きとなっていることを特徴とするスペーサ。
  9. 【請求項９】 前記外側接触面のみが段付きとなってい
    ることを特徴とする請求項８記載のスペーサ。
  10. 【請求項１０】 湾曲していることを特徴とする請求項
    ８記載のスペーサ。
  11. 【請求項１１】 湾曲していることを特徴とする請求項
    ９記載のスペーサ。
  12. 【請求項１２】 ブレード付きロータ用のブレードであ
    って、このブレードは、エアフォイルと取付部を含む根
    部とを有し、前記取付部は、ステップを備える底面を有
    することを特徴とするブレード付きロータ用のブレー
    ド。
  13. 【請求項１３】 前記取付部は、湾曲していることを特
    徴とする請求項１２記載のブレード。
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