JP5845358B2

JP5845358B2 - ガスタービンエンジン用の軸受支持装置

Info

Publication number: JP5845358B2
Application number: JP2014540040A
Authority: JP
Inventors: ドゥ，ケヴィン・マイケル; セッパラ，ベンジャミン・ジョハネス; ケリー，デイヴィッド・ギャリー; ユアー，アルパー; イスラー，アリ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: US20130108202A1; BR112014010452A2; JP2015502476A; CN104011336B; WO2013067010A1; CA2853939C; US8727632B2; IN2014CN03565A; CA2853939A1; CN104011336A; EP2773853A1

Description

本発明は、概して転動体軸受に関し、より具体的には、そのような軸受のガスタービンエンジン内への取付けに関する。

ガスタービンエンジンは、通常は転動体型のいくつかの軸受内で回転するように取り付けられている１つまたは複数のシャフトを含む。軸受は、加圧され、潤滑および冷却のためのオイル流を備える「サンプ（ｓｕｍｐ）」と呼ばれる密閉容器の中に密閉されている。ガスタービンエンジン内の軸受は、通常、ころ軸受と玉軸受との組合せである。ころ軸受はシャフトの半径方向荷重に反応し、玉軸受は半径方向荷重およびスラスト荷重に反応する。一般的に軸受は対で取り付けられ、玉軸受およびころ軸受は、単一の軸受サンプの中に軸方向に隣接して配置される。

玉軸受は、典型的には、エンジン内で最も信頼性に欠ける軸受である。玉軸受は、軸方向荷重および半径方向荷重の組合せを受ける場合、より故障しやすく、一方、ころ軸受は、半径方向に荷重を受けた状態で、ころの横滑りによる損傷によって故障することが多い。ころ軸受上の半径方向荷重が増加すると、ケージの速度が増加し、それによって、そのような損傷の危険性が減少する。したがって、そのような軸受構成には荷重を分離することが必要であり、スラスト荷重は玉軸受に向けられ、半径方向荷重はできる限りころ軸受に向けられる。先行技術の軸受支持設計は、半径方向荷重の大部分を分離するだけである。

いくつかの既存のエンジンは、隣接する玉軸受およびダンパころ軸受を支持する「平行な」スプリングフィンガ筐体を組み込むことによって荷重分離問題に対処してきた。この設計は、半径方向荷重を玉軸受から分離するには完全ではなく、典型的には、加えられる半径方向荷重の１０〜３０％が玉軸受によって伝達される。

他の公知の既存のエンジンは、予め荷重され、中心をずらしたダンパころ軸受と平行な玉軸受スプリングフィンガを含めることによって、荷重分離に対処している。この設計は荷重分離に効果的であるが、しかし製造および操作するには複雑である。

したがって、半径方向荷重およびスラスト荷重を適切な軸受に分離し、機械的に簡単な玉軸受およびころ軸受の組合せ用の軸受支持が必要である。

仏国特許出願公開第２９５１２３２号明細書

半径方向の荷重を玉軸受から分離するために、玉軸受およびころ軸受が、スプリング要素によって連続して取り付けられている軸受支持装置を提供する本発明によって、この必要性に対処する。

本発明の一態様によると、軸受支持ケージが、環状前方リングと、環状後方リングと、前方リングと後方リングとの間に配置された環状取付けフランジと、前方リングおよび後方リングに相互連結し、かつ軸方向に延在する第１のスプリングフィンガの環状アレイと、取付けフランジおよび後方リングを相互連結し、かつ軸方向に延在する第２のスプリングフィンガの環状アレイとを備え、第１のスプリングフィンガが第２のスプリングフィンガと互いに噛合う。前方リング、後方リング、取付けフランジ、およびスプリングフィンガが、すべて単一の一体型構成要素の部分である。

本発明の一態様によると、ガスタービンエンジン用の軸受支持装置が、固定環状フレームと、環状前方リング、環状取付けフランジ、環状後方リング、軸方向に延在する第１のスプリングフィンガの環状アレイ、および軸方向に延在する第２のスプリングフィンガの環状アレイを備える一体型軸受ケージとを備える。取付けフランジが、フレームに取り付けられ、前方リングおよび後方リングが、第１のスプリングフィンガによって相互連結され、取付けフランジおよび後方リングが、第２のスプリングフィンガによって相互連結され、第１のスプリングフィンガが第２のスプリングフィンガと互いに噛合う。ころ軸受が、軸受ケージの後方リングによって担持され、玉軸受が、軸受ケージの前方リングによって担持され、シャフトが、ころ軸受および玉軸受内に取り付けられている。

本発明は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって、最もよく理解することができる。

本発明の態様によって作製された、軸受支持装置を組み込むガスタービンエンジンの片側断面図である。軸受支持装置を示す、図１のガスタービンエンジンの部分の拡大図である。代替軸受支持装置を示す、ガスタービンエンジンの部分の片側断面図である。代替軸受支持装置を示す、ガスタービンエンジンの部分の片側断面図である。図４に示す軸受ケージの断面斜視図である。

様々な図面全体を通して、同一の参照符号が同様の要素を示している図面を参照すると、図１は、ガスタービンエンジン１０を示す。ガスタービンエンジン１０は、長手方向軸１１を有し、集合的に「低圧システム」と呼ばれる、ファン１２、低圧圧縮機または「ブースタ」１４、および低圧タービン（「ＬＰＴ」）１６を含む。ＬＰＴ１６は、「ＬＰシャフト」とも呼ばれる内側シャフト１８によってファン１２およびブースタ１４を駆動する。ガスタービンエンジン１０は、集合的に「ガス発生装置」または「コア」とも呼ばれる、高圧圧縮機（「ＨＰＣ］）２０、燃焼器２２、および高圧タービン（「ＨＰＴ」）２４を更に含む。ＨＰＴ２４は、「ＨＰシャフト」とも呼ばれる外側シャフト２６によってＨＰＣ２０を駆動する。高圧システムおよび低圧システムは、共に公知の態様で作動可能であって、主流またはコア流、ならびにファン流またはバイパス流を発生させることができる。図示のガスタービンエンジン１０は、高バイパス式ターボファンエンジンであるが、本明細書に記載した原理は、ターボプロップエンジン、ターボジェットエンジンおよびターボシャフトエンジン、ならびに他の車両用または定置式用途で使用されるタービンエンジンに同様に応用可能である。

内側シャフト１８および外側シャフト２６は、いくつかの転動体軸受内に、回転するように取り付けられている。これらの軸受は、ガスタービンエンジン１０の「サンプ」と呼ばれる密封部分内に配置される。図２は、図１に示すエンジンのサンプの部分を示す。内側シャフト１８は、半径方向内側に延在する環状フランジ３０を有する固定構造フレーム２８によって取り囲まれている。

第１の軸受ケージ３２が、フランジ３０に取り付けられている。第１の軸受ケージ３２は、スプリング支持体または弾力的支持体と考えることができる。第１の軸受ケージ３２は、スプリングアーム３８の環状アレイによって相互連結されている、環状前方リング３４および環状後方リング３６を備える。スプリングアーム３８は、後方リング３６の軸方向のたわみに対して本質的に剛性であるように構成されているが、同時に、前方リング３４に対して後方リング３６が半径方向にたわむことを制御することが可能である。スプリングアーム３８の数、形状、間隔および寸法は、特定の応用に適合するように、特に第１の軸受ケージ３２の所望の半径方向の剛性を達成するように修正可能である。本明細書で使用されると、「剛性」という用語は、ユニットのたわみに必要な力またはユニットの荷重を指す。後方リング３６は、略円柱形であり、スプリングアーム３８と軸方向に一列に延在する。前方リング３４は、半径方向に延在して、取付けフランジを画定する。前方リング３４は、締め具４２を受ける複数の取付け穴４０を含み、締め具４２は、フレーム２８のフランジ３０に前方リング３４を固定する。

第２の軸受ケージ４４が、第１の軸受ケージ３２の後方リング３６に取り付けられている。第２の軸受ケージ４４は、第１の軸受ケージ３２の後方リング３６内に受けられる環状後方リング４６、およびフランジ３０の前方に配置され、かつスプリングアーム５０の環状アレイによって相互連結されている環状前方リング４８を備える。第２の軸受ケージ４４は、第１の軸受ケージ３２に固定されて、その結果、第２の軸受ケージ４４は第１の軸受ケージ３２に対して移動しない。これは、例えば、締り嵌めによって、溶接、半径方向ピン、メカニカル継手、または他の類似の技術によって達成され得る。スプリングアーム５０は、前方リング４８の軸方向のたわみに対して本質的に剛性であるように構成されているが、一方、後方リング４６に対して前方リング４８が半径方向にたわむことを制御することが可能である。スプリングアーム５０の数、形状、間隔および寸法は、特定の応用に適合するように、特に第２の軸受ケージ４４の所望の半径方向の剛性を達成するように修正可能である。いくつかの応用では、第２の軸受ケージ４４の半径方向の剛性は、第１の軸受ケージ３２よりも著しく弱いように選択され得る。

ころ軸受５２は、フレーム２８と内側シャフト１８との間に配置されている。ころ軸受５２は、環状内側レース５４、略円柱形のころ５６の列、環状外側レース５８および保持器６０を含む。ころ軸受５２の内側レース５４は内側シャフト１８に固定され、その結果、内側レース５４は内側シャフト１８に対して回転せず、ころ軸受５２の外側レース５８は第２の軸受ケージ４４の後方リング４６に固定され、その結果、外側レース５８は後方リング４６に対して回転しない。ころ軸受５２の固有の構成では、ころ５６と内側レース５４および外側レース５８との間の摩擦によって伝達される小さい力を除いて、軸方向の荷重はころ軸受５２を通って伝達できないようになっている。

玉軸受６２が、ころ軸受５２の軸方向前方で、フレーム２８と内側シャフト１８との間に配置される。玉軸受６２は、環状内側レース６４、球状の玉６６の列、環状外側レース６８、および保持器７０を含む。玉軸受６２の内側レース６４は、内側シャフト１８に固定され、その結果内側レース６４は内側シャフト１８に対して回転せず、玉軸受６２の外側レース６８は第２の軸受ケージ４４の前方リング４８に固定され、その結果外側レース６８は、前方リング４８に対して回転しない。内側レース６４は凹形内側台座７２を画定し、外側レース６８は凹形外側台座７４を画定し、両方の台座は半径方向に玉６６と重なる。内側レース６４は、内側シャフト１８の軸受面７６（または内側シャフト１８に取り付けられている構成要素）に当接し、外側レースは、第２の軸受ケージ４４の軸受面７８（または第２の軸受ケージ４４に取り付けられている構成要素）に当接する。この構成によって、軸方向の荷重（スラスト荷重とも呼ばれる）が、内側シャフト１８から、玉軸受６２、第１の軸受ケージ３２、および第２の軸受ケージ４４を通ってフレーム２８に伝達されることが可能になる。

軸受支持装置は、任意選択の環状ダンパアーム８０を含む。ダンパアーム８０は前方部分８２を有し、前方部分８２は、例えば図示のボルト８４または他の適切な締め具を使用して、フランジ３０に固定されている。ダンパアーム８０は、フランジ３０から半径方向内側に、かつ軸方向後方に延在する。ダンパアーム８０の後方部分８５は、略円柱形であり、第１の軸受ケージ３２の後方リング３６に軸方向に位置合わせされ、半径方向に近接して取り付けられている。

後方リング３６の外側面、およびダンパアーム８０の後方部分８５の内側面は共に、その間に薄い環状のスクイーズフィルム空間８６を画定する。オイルなどのダンパ流体が、加圧下で、適切な導管または入口（図示せず）を通ってスクイーズフィルム空間８６に導入される。公知の原理に従って、任意の回転子の不均衡によって、内側シャフト１８およびころ軸受５２が半径方向の動きを受け、スクイーズフィルム空間８６内のオイルに非常に高い圧力をかけ、それによって、粘性オイル流を押出し、ころ軸受５２および内側シャフト１８上に減衰作用を強制する。この作用は、後方リング３６およびころ軸受５２のたわみを制限する。ダンパオイルをスクイーズフィルム空間８６に封止するために、後方リング３６は、その外面に離隔配置された１対の溝８８を含む。１対の封止リング（図示せず）は、溝８８内に嵌合可能であり、ダンパアーム８０の面に係合するように適合可能であり、それによってスクイーズフィルム空間８６の前方境界および後方境界を封止する。

作動中、内側シャフト１８は、フレーム２８に対して半径方向の動きを受け、それによって、内側シャフト１８およびフレーム２８に相互連結する構成要素内に半径方向のたわみ、および荷重が生じる原因になる。玉軸受６２およびころ軸受５２は、半径方向荷重に対して「連続して」、フレーム２８によって支持されると説明することができる。すなわち、ころ軸受５２は、第１の軸受ケージ３２によってフレーム２８に取り付けられ、玉軸受６２は、第１の軸受ケージ３２に取り付けられている第２の軸受ケージ４４に取り付けられる。

第２の軸受ケージ４４がスプリング要素であり、玉軸受６２に加えられる半径方向の圧縮荷重は、第２の軸受ケージ４４の前方リング４８および後方リング４６の相対的な半径方向のたわみに対して公知の関係を有する（すなわち、玉軸受６２上の半径方向荷重は、スプリングアーム５０の屈曲たわみに比例する）。内側シャフト１８がフレーム２８の方にたわむことを考慮すると、玉軸受６２は、玉軸受６２ところ軸受５２との間の相対的なたわみが存在する場合にのみ、半径方向荷重を経験することになろう。

内側シャフト１８が、実質的に剛性の要素であると仮定すれば、内側シャフト１８の任意の半径方向のたわみは、一般的に玉軸受６２およびころ軸受５２の均等なたわみをもたらし、スプリングアーム５０はほとんど全く屈曲することはない。

玉軸受６２およびころ軸受５２の均等でないたわみ、または玉軸受６２の独立した半径方向のたわみが、ころ軸受５２と玉軸受６２との間の異なる半径方向の遊隙、または予荷重、あるいは異なる半径方向の基線位置に基づいて発生する可能性がある。

しかし、一旦、任意の独立した半径方向の玉軸受の移動が限界に到達すると、玉軸受６２およびころ軸受５２の追加の半径方向のたわみが同時に起こることになり、第１の軸受ケージ３２のスプリングアーム３８の屈曲を伴う。第２の軸受ケージ４４の半径方向のたわみ、およびそれによる玉軸受６２の半径方向荷重は、更に増加する可能性はない。本質的に玉軸受６２は、軸受の対が作動中に経験する、ほとんど小さく、選択された大きさの半径方向全たわみおよび半径方向の全荷重から分離される。玉軸受６２から半径方向の荷重を最大に分離することを達成するために、スプリングアーム５０ができるだけ弱い半径方向の剛性を有するべきであるが、一方、やはり軸方向の荷重を確実に伝達することが好適である。玉軸受６２上の半径方向の全荷重は、スプリングアーム５０の半径方向の剛性、ならびに前方リング４８および後方リング４６の相対的偏心度を操作することによって任意に選択された制限値に設定され得る。実施例として、全半径方向荷重は、０．４ｋＮ（１００ｌｂｓ．）よりもかなり下に容易に制限可能である。

前述のように、玉軸受６２およびころ軸受５２は、吸込み状態で互いに同軸であり、言い換えれば各軸受の回転軸は、他方の軸受の回転軸に一致する。しかし、いくつかの応用では、ころの横滑りを防止するために、半径方向の予荷重をころ軸受５２に提供することが望ましい場合がある。したがって、玉軸受６２は、ころ軸受５２から横方向にオフセットされる場合がある。このことは、例えば、第２の軸受ケージ４４の前方リング４８の穴を第２の軸受ケージ４４の後方リング４６の穴からわずかに中心を外すことによって達成可能であり、またはスプリングアーム５０が長手方向軸１１に正確に平行に延在しないように、スプリングアーム５０をオフセットすることによって達成可能である。エンジン作動中のスラスト荷重の影響下で、玉軸受６２は、玉軸受６２およびころ軸受５２上に限定された半径方向の力を働かせる、玉軸受６２自体の回転軸上に内側シャフト１８を心合わせしようと試みるであろう。

この技術は、一般的に「オフセット方法（ｏｆｆｓｅｔｔｉｎｇ）」と呼ばれ、横滑りを防止するために、最小のころ軸受荷重が存在することを保証する効果的な手段である。本発明は、玉軸受６２およびころ軸受５２が互いからオフセットすることができるが、一方、ころ軸受５２がエンジンの長手方向軸１１と同軸であることを維持することができる。従来技術の「平行な」軸受支持構成設計によれば、ころ軸受５２がオイルフィルムダンパ装置内で中心を外れることになり、減衰効果を減少させるので、従来技術の「平行な」軸受支持構成設計ではこのことが不可能である。オフセットが実施される場合、玉軸受６２上の半径方向荷重は、オフセットがない場合よりも大きくなるが、しかし玉軸受上の半径方向荷重は、やはり適切な使用信頼性に必要な限界内の値に十分制限されることができ、例えば半径方向の全荷重は約２ｋＮ（５００ｌｂｓ．）、またはそれ未満であることができる。

図３は、フランジ３０を有するフレーム２８と内側シャフト１８との間に軸受を取り付けるための代替軸受支持装置を示す。軸受ケージ１３２が、フランジ３０に取り付けられている。軸受ケージ１３２は、スプリング支持体または弾力的支持体と考えることができる。軸受ケージ１３２は、環状前方リング１３４、環状中間リング１３６、および環状後方リング１３８を備える。前方リング１３４および中間リング１３６は、前方スプリングアーム１４０の環状アレイによって相互連結されている。中間リング１３６および後方リング１３８は、後方スプリングアーム１４２によって相互連結されている。

前方スプリングアーム１４０は、中間リング１３６の軸方向のたわみに対して本質的に剛性であるように構成されているが、一方、前方リング１３４に対して中間リング１３６が半径方向にたわむことを制御することが可能である。前方スプリングアーム１４０の数、形状、間隔および寸法は、特定の応用に適合するように、特に所望の半径方向の剛性を達成するように修正可能である。

後方スプリングアーム１４２は、後方リング１３８の軸方向のたわみに対して本質的に剛性であるように構成されているが、一方、中間リング１３６に対して後方リング１３８が半径方向にたわむことを制御することが可能である。後方スプリングアーム１４２の数、形状、間隔および寸法は、特定の応用に適合するように、特に所望の半径方向の剛性を達成するように修正可能である。いくつかの応用では、後方スプリングアーム１４２の半径方向の剛性は、前方スプリングアーム１４０の半径方向の剛性よりも著しく弱いように選択され得る。

中間リング１３６および後方リング１３８は、それぞれ略円柱形であり、中間リング１３６は前方スプリングアーム１４０と軸方向に一列に延在し、後方リング１３８は後方スプリングアーム１４２と軸方向に一列に延在する。前方リング１３４は半径方向に延在して、取付けフランジを画定する。前方リング１３４は、複数の取付け穴１４４を更に含み、取付け穴１４４は、前方リング１３４をフレーム２８のフランジ３０に固定するための締め具１４６を受ける。

ころ軸受１５２が、フレーム２８と内側シャフト１８との間に配置され、環状内側レース１５４、略円柱形のころ１５６の列、環状外側レース１５８、および保持器１６０を含む。内側レース１５４は内側シャフト１８に固定され、その結果内側レース１５４は内側シャフト１８に対して回転せず、外側レース１５８は中間リング１３６に固定され、その結果外側レース１５８は中間リング１３６に対して回転しない。

玉軸受１６２が、ころ軸受１５２の軸方向後方で、フレーム２８と内側シャフト１８との間に配置される。玉軸受１６２は、環状内側レース１６４、球状の玉１６６の列、環状外側レース１６８、および保持器１７０を含む。内側レース１６４は、内側シャフト１８に固定され、その結果内側レース１６４は内側シャフト１８に対して回転せず、外側レース１６８は後方リング１３８に固定され、その結果外側レース１６８は、後方リング１３８に対して回転しない。玉軸受１６２は、軸方向の荷重（スラスト荷重とも呼ばれる）が内側シャフト１８から、玉軸受１６２および軸受ケージ１３２を通ってフレーム２８に伝達され得るように前述のように構成されている。

軸受支持装置は、任意選択の環状ダンパアーム１８０を含む。ダンパアーム１８０は、例えば図示のボルト１８４または他の適切な締め具を使用して、フランジ３０に固定されている前方部分１８２を有する。ダンパアーム１８０は、フランジ３０から半径方向内側に、かつ軸方向後方に延在する。ダンパアーム１８０の後方部分１８５は、略円柱形であり、軸受ケージ１３２の中間リング１３６に軸方向に位置合わせされ、半径方向に近接して取り付けられている。

中間リング１３６の外側面、およびダンパアーム１８０の後方部分１８５の内側面は共に、その間に薄い環状のスクイーズフィルム空間１８６を画定する。オイルなどのダンパ流体が、加圧下で、適切な導管または入口（図示せず）を通ってスクイーズフィルム空間１８６に導入される。公知の原理に従って、任意の回転子の不均衡によって、内側シャフト１８およびころ軸受１５２が半径方向の動きを受け、スクイーズフィルム空間１８６内のオイルに非常に高い圧力をかけ、それによって、粘性オイル流を押出し、ころ軸受１５２および内側シャフト１８に減衰作用を強制する。ダンパオイルをスクイーズフィルム空間１８６に封止するために、中間リング１３６は、その外面に離隔された１対の溝１８８を含む。１対の封止リング（図示せず）は、溝１８８内に嵌合可能であり、ダンパアーム１８０の面に係合するように適合可能であり、それによってスクイーズフィルム空間１８６の前方境界および後方境界を封止する。

図３に示す軸受装置の作動および性能は、実質的に前述と同様であり、玉軸受１６２は、軸受ケージ１３２によってもたらされる連続した取り付け配置によって、ほとんど小さい、半径方向のたわみおよび荷重から分離されている。後方リング１３８は、前述のように中間リング１３６に対してオフセットされることができて、ころ軸受１５２上に所望の半径方向の荷重を提供することができる。

図４および図５は、フランジ２３０を有するフレーム２２８（フレーム２８に類似する）と内側シャフト２１８との間に軸受を取り付けるための別の代替軸受支持装置を示す。軸受ケージ２３２がフランジ２３０に取り付けられている。軸受ケージ２３２は、スプリング支持体または弾力的支持体と考えることができる。軸受ケージ２３２は、前方から後方に、環状前方リング２３４、半径方向に延在する環状取付けフランジ２３６、および環状後方リング２３８を備える。前方リング２３４および後方リング２３８は、第１のスプリングアーム２４０の環状アレイによって相互連結されている。取付けフランジ２３６および後方リング２３８は、第２のスプリングアーム２４２の環状アレイによって相互連結されている。

図５から最もよくわかるように、軸受ケージ２３２およびその構成部品（すなわち、前方リング２３４、後方リング２３８、取付けフランジ２３６、および第１のスプリングアーム２４０、第２のスプリングアーム２４２）は、すべて単一の一体式または一体型構成要素の部分である。第１のスプリングアーム２４０および第２のスプリングアーム２４２は、互いから独立して移動することを可能にする一定のパターンで互いに噛合う。図示の特定の実施例では、第２のスプリングアーム２４２の１つが、軸受ケージ２３２の外面の周りで、第１のスプリングアーム２４０の１つと互い違いになる。取付けフランジ２３６が、半径方向内側縁部に形成された複数のノッチ２４１を有して、第１のスプリングアーム２４０が半径方向外側に移動するための遊隙を提供する。すべての第１のスプリングアーム２４０および第２のスプリングアーム２４２が、エンジンの長手方向軸から実質的に同じ半径に配置されている。

第１のスプリングアーム２４０は、前方リング２３４の軸方向のたわみに対して本質的に剛性であるように構成されているが、一方、後方リング２３８に対して前方リング２３４が半径方向にたわむことを制御することが可能である。第１のスプリングアーム２４０の数、形状、間隔および寸法は、特定の応用に適合するように、特に所望の半径方向の剛性を達成するように修正可能である。

第２のスプリングアーム２４２は、後方リング２３８の軸方向のたわみに対して本質的に剛性であるように構成されているが、一方、取付けフランジ２３６に対して後方リング２３８が半径方向にたわむことを制御することが可能である。第２のスプリングアーム２４２の数、形状、間隔および寸法は、特定の応用に適合するように、特に所望の半径方向の剛性を達成するように修正可能である。いくつかの応用では、第２のスプリングアーム２４２の半径方向の剛性は、第１のスプリングアーム２４０の半径方向の剛性よりも著しく強いように選択され得る。

後方リング２３８は、略円柱形であり、第２のスプリングアーム２４２と軸方向に一列に延在する。前方リング２３４は、略円柱形であり、第１のスプリングアーム２４０のわずかに外周側にオフセットされている。

取付けフランジ２３６は、複数の取付け穴２４４を含み、取付け穴２４４は、取付けフランジ２３６をフレーム２２８のフランジ２３０に固定する締め具２４６を受ける。

ころ軸受２５２が、フランジ２３０の軸方向後方で、フレーム２２８と内側シャフト２１８との間に配置される。ころ軸受２５２は、環状内側レース２５４、略円柱形のころ２５６の列、環状外側レース２５８、および保持器２６０を含む。内側レース２５４は内側シャフト２１８に固定され、その結果内側レース２５４は内側シャフト２１８に対して回転せず、外側レース２５８は後方リング２３８に固定され、その結果外側レース２５８は後方リング２３８に対して回転しない。

玉軸受２６２が、フランジ２３０の軸方向前方で、フレーム２２８と内側シャフト２１８との間に配置される。玉軸受２６２は、環状内側レース２６４、球状の玉２６６の列、環状外側レース２６８、および保持器２７０を含む。内側レース２６４は、内側シャフト２１８に固定され、その結果内側レース２６４は内側シャフト２１８に対して回転せず、外側レース２６８は前方リング２３４に固定され、その結果外側レース２６８は、前方リング２３４に対して回転しない。玉軸受２６２は、軸方向の荷重（スラスト荷重とも呼ばれる）が内側シャフト２１８から、玉軸受２６２および軸受ケージ２３２を通ってフレーム２２８に伝達され得るように前述のように構成されている。

軸受支持装置は、任意選択の環状ダンパアーム２８０を含む。ダンパアーム２８０は、例えば図示のボルト２８４または他の適切な締め具を使用して、フランジ２３０に固定されている前方部分２８２を有する。ダンパアーム２８０は、フランジ２３０から半径方向内側に、かつ軸方向後方に延在する。ダンパアーム２８０の後方部分２８５は、略円柱形であり、軸受ケージ２３２の後方リング２３８に軸方向に位置合わせされ、半径方向に近接して取り付けられている。

後方リング２３８の外側面、およびダンパアーム２８０の後方部分２８５の内側面は共に、その間に薄い環状のスクイーズフィルム空間２８６を画定する。オイルなどのダンパ流体が、加圧下で、適切な導管または入口（図示せず）を通ってスクイーズフィルム空間２８６に導入される。公知の原理に従って、任意の回転子の不均衡によって、内側シャフト２１８およびころ軸受２５２が半径方向の動きを受け、スクイーズフィルム空間２８６内のオイルに非常に高い圧力をかけ、それによって、粘性オイル流を押出し、ころ軸受２５２および内側シャフト２１８に減衰作用を強制する。ダンパオイルをスクイーズフィルム空間２８６に封止するために、後方リング２３８は、その外面に離隔配置された１対の溝を含む。１対の封止リング２８８が、溝内に嵌合され、ダンパアーム２８０の面に係合するように適合可能であり、それによってスクイーズフィルム空間２８６の前方境界および後方境界を封止する。

図４および図５に示す軸受装置の作動および性能は、実質的に前述と同様であり、玉軸受２６２は、軸受ケージ２３２によってもたらされる連続した取り付け配置によって、ほとんど小さい、半径方向のたわみおよび荷重から分離されている。後方リング２３８は、前述のように前方リング２３４に対してオフセットされることができて、ころ軸受２５２上に所望の半径方向の荷重を提供することができる。

全体的に、本明細書に記載する任意の軸受レースは、その軸受を支持する軸受ケージのリングの１つと一体的に作製され得ることに留意されたい。

従来技術の軸受支持と比較すると、本明細書に記載する装置は、玉軸受を半径方向の荷重から分離するという利点を有する。このことによって、その設計が容易になり、内部構造を純粋なスラスト荷重に対して最適化することができ、それによって、より長い寿命、および改善された信頼性をもたらす。同時に、隣接するころ軸受上の半径方向荷重が増加することによって、ケージ速度が増加し、それによって、ころの横滑りによる損傷の危険性を減少させる。本発明はまた、玉軸受を半径方向荷重から分離するために使用される従来技術の設計よりも簡単で、費用が安い。

上記にガスタービンエンジン用の軸受支持装置を説明してきた。本発明の特定の実施形態を説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、本発明の様々な修正形態を作製できることは当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明の好適な実施形態の前述の説明、および本発明を実施するための最良の形態は、専ら例示の目的のために提供されるのであって、限定する目的のためではなく、本発明は特許請求の範囲によって定義される。

１０ガスタービンエンジン
１１長手方向軸
１２ファン
１４低圧圧縮機（ブースタ）
１６低圧タービン（ＬＰＴ）
１８内側シャフト
２０高圧圧縮機
２２燃焼器
２４高圧タービン（ＨＰＴ）
２６外側シャフト
２８フレーム
３０フランジ
３２第１の軸受ケージ、軸受支持ケージ
３４前方リング
３６後方リング
３８スプリングアーム
４０取付け穴
４２締め具
４４第２の軸受ケージ、軸受支持ケージ
４６後方リング
４８前方リング
５０スプリングアーム
５２ころ軸受
５４内側レース
５６ころ
５８外側レース
６０保持器
６２玉軸受
６４内側レース
６６玉
６８外側レース
７０保持器
７２内側台座
７４外側台座
７６内側シャフト１８の軸受面
７８第２の軸受ケージ４４の軸受面
８０ダンパアーム
８２ダンパアーム８０の前方部分
８４ボルト
８５ダンパアーム８０の後方部分
８６スクイーズフィルム空間
８８溝
１３２軸受ケージ、軸受支持ケージ
１３４前方リング
１３６中間リング
１３８後方リング
１４０前方スプリングアーム
１４２後方スプリングアーム
１４４取付け穴
１４６締め具
１５２ころ軸受
１５４内側レース
１５６ころ
１５８外側レース
１６０保持器
１６２玉軸受
１６４内側レース
１６６玉
１６８外側レース
１７０保持器
１８０ダンパアーム
１８２ダンパアーム１８０の前方部分
１８４ボルト
１８５ダンパアーム１８０の後方部分
１８６スクイーズフィルム空間
１８８溝
２１８内側シャフト
２２８フレーム
２３０フランジ
２３２軸受ケージ、軸受支持ケージ
２３４前方リング
２３６取付けフランジ
２３８後方リング
２４０第１のスプリングフィンガ、第１のスプリングアーム
２４１ノッチ
２４２第２のスプリングフィンガ、第２のスプリングアーム
２４４取付け穴
２４６締め具
２５２ころ軸受
２５４内側レース
２５６ころ
２５８外側レース
２６０保持器
２６２玉軸受
２６４内側レース
２６６玉
２６８外側レース
２７０保持器
２８０ダンパアーム
２８２ダンパアーム２８０の前方部分
２８４ボルト
２８５ダンパアーム２８０の後方部分
２８６スクイーズフィルム空間
２８８封止リング

Claims

環状前方リング（３４、４８、１３４、２３４）と、
環状後方リング（３６、４６、１３８、２３８）と、
前記前方リング（３４、４８、１３４、２３４）と前記後方リング（３６、４６、１３８、２３８）との間に配置された環状取付けフランジ（２３６）と、
前記前方リング（３４、４８、１３４、２３４）および前記後方リング（３６、４６、１３８、２３８）に相互連結し、かつ軸方向に延在する第１のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４０）の環状アレイと、
前記取付けフランジ（２３６）および前記後方リング（３６、４６、１３８、２３８）を相互連結し、かつ軸方向に延在する第２のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４２）の環状アレイと
を備える軸受支持ケージ（３２、４４、１３２、２３２）であって、前記第１のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４０）が前記第２のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４２）と互いに噛合い、前記前方リング（３４、４８、１３４、２３４）、前記後方リング（３６、４６、１３８、２３８）、前記取付けフランジ（２３６）、および前記スプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４０、２４２）が、すべて単一の一体型構成要素の部分である、軸受支持ケージ（３２、４４、１３２、２３２）。
前記第２のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４２）の１つが、前記軸受ケージ（３２、４４、１３２、２３２）の外面の周りで、前記第１のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４０）の１つと互い違いになる、請求項１に記載の軸受支持ケージ（３２、４４、１３２、２３２）。
複数のノッチ（２４１）が前記取付けフランジ（２３６）内に形成され、前記ノッチ（２４１）が前記第１のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４０）と位置合わせされている、請求項１に記載の軸受支持ケージ（３２、４４、１３２、２３２）。
前記第１のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４０）が、第１の半径方向の剛性を含み、前記第２のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４２）が、前記第１の半径方向の剛性よりも実質的に大きい第２の半径方向の剛性を含む、請求項１に記載の軸受支持ケージ（３２、４４、１３２、２３２）。
固定環状フレーム（２８、２２８）と、
環状前方リング（３４、４８、１３４、２３４）、環状取付けフランジ（２３６）、環状後方リング（３６、４６、１３８、２３８）、軸方向に延在する第１のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４０）の環状アレイ、および軸方向に延在する第２のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４２）の環状アレイを備える一体型軸受ケージ（３２、４４、１３２、２３２）と
を備えるガスタービンエンジン用の軸受支持装置であって、
前記取付けフランジ（２３６）が、前記フレーム（２８、２２８）に取り付けられ、
前記前方リング（３４、４８、１３４、２３４）および前記後方リング（３６、４６、１３８、２３８）が、前記第１のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４０）によって相互連結され、
前記取付けフランジ（２３６）および前記後方リング（３６、４６、１３８、２３８）が、前記第２のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４２）によって相互連結され、
前記第１のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４０）が前記第２のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４２）と互いに噛合い、
ころ軸受（５２、１５２、２５２）が、前記軸受ケージ（３２、４４、１３２、２３２）の前記後方リング（３６、４６、１３８、２３８）によって担持され、
玉軸受（６２、１６２、２６２）が、前記軸受ケージ（３２、４４、１３２、２３２）の前記前方リング（３４、４８、１３４、２３４）によって担持され、
シャフト（１８、２１８）が、前記ころ軸受（５２、１５２、２５２）および前記玉軸受（６２、１６２、２６２）内に取り付けられている、軸受支持装置。
前記玉軸受（６２、１６２、２６２）が、軸方向の荷重を前記フレーム（２８、２２８）と前記シャフト（１８、２１８）との間に伝達するように構成されている、請求項５に記載の軸受支持装置。
前記第２のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４２）の１つが、前記軸受ケージ（３２、４４、１３２、２３２）の外面の周りで、前記第１のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４０）の１つと互い違いになる、請求項５に記載の軸受支持装置。
複数のノッチ（２４１）が前記取付けフランジ（２３６）内に形成され、前記ノッチ（２４１）が前記第１のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４０）と位置合わせされている、請求項５に記載の軸受支持装置。
前記玉軸受（６２、１６２、２６２）が、前記ころ軸受（５２、１５２、２５２）に対して横方向にオフセットされている、請求項５に記載の軸受支持装置。
前記フレーム（２８、２２８）と前記軸受ケージ（３２、４４、１３２、２３２）との間に配置されているスクイーズフィルムダンパ（８６、１８６、２８６）を更に含む、請求項５に記載の軸受支持装置。
前記第１のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４０）が、第１の半径方向の剛性を含み、前記第２のスプリングフィンガ（３８、５０、１４０、１４２、２４２）が、前記第１の半径方向の剛性よりも実質的に大きい第２の半径方向の剛性を含む、請求項５に記載の軸受支持装置。