JP5652048B2

JP5652048B2 - 可動ベーンの駆動機構

Info

Publication number: JP5652048B2
Application number: JP2010181545A
Authority: JP
Inventors: 中村　賢治; 賢治中村
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2030-08-16
Also published as: JP2012041825A

Description

本発明は、ジェットエンジンに適用される可動ベーンの駆動機構に関する。

従来、複数のベーンを同期して可動させる可動ベーンの駆動機構としては、複数のベーンが配置されたケーシングと、複数のベーンにそれぞれ固定されケーシングに回動可能に支持されたスピンドルと、各スピンドルに固定されたレバーアームと、スピンドルの配列位置に隣接してケーシングの外周に配置されレバーアームがそれぞれ回動可能に連結されて周方向に駆動されることにより複数のベーンを同期して可動させる同期リングとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１記載の可動ベーンの駆動機構は、レバーアームが剛性の高い繊維強化プラスチックによって構成されており、従来の金属製のレバーアームに比べて重量が軽減され、部品点数を増やさずに重量を軽減できると共に、部品寿命を長期化することができる。

特開平１１−３３６６９８号公報

しかしながら、上記のような可動ベーンの駆動機構では、レバーアームの重量を軽減することによって機構全体の重量を軽減させているが、複数のベーンを同期して可動させるために同期リングを採用している。この同期リングは、複数のベーンに連結されたレバーアームが全て連結されるものであり、そのサイズは、複数のベーンが配置されたケーシングよりも大きく設定されている。

このため、同期リングを適用した機構では、同期リングが回動できるスペースを確保する必要があり、機構全体の配置スペースが増大していた。また、同期リングは、そのサイズが大きく高重量となるため、同期リング自体を軽量化することが考えられるが、同期リングを軽量化してしまうと、自身の回動によって偏心を引き起こす可能性があった。

そこで、この発明は、省スペース化することができ、かつ軽量化することができる可動ベーンの駆動機構の提供を目的としている。

請求項１記載の発明は、複数のベーンが配置された支持部材と、前記複数のベーンにそれぞれ設けられ前記支持部材に互いに離間して回動可能に軸支された複数のスピンドルとを備え、前記複数のスピンドルを同期して回動させ前記複数のベーンを可動させる可動ベーンの駆動機構であって、前記複数のスピンドルのうち少なくとも１つは、アクチュエータの駆動によって回動され、前記複数のスピンドルは、隣り合う前記スピンドル同士が互いに線状部材を介して連結されており、前記アクチュエータの駆動によって前記線状部材を介して同期して回動され、前記隣り合うスピンドル間には、前記線状部材と当接して前記線状部材に引張力を付与するスペーサが設けられていることを特徴とする。なお、ここでいうアクチュエータとは、モータ等も含む意で用いている。

この可動ベーンの駆動機構では、複数のスピンドルのうち隣り合うスピンドル同士が互いに線状部材を介して連結されているので、複数のベーンを同期して可動させるためのリングやレバーを廃止して、リングとレバーに必要なスペースを削減することができ、省スペース化することができる。加えて、部品点数を削減することができ、軽量化することができる。

この可動ベーンの駆動機構では、隣り合うスピンドル間に線状部材と当接して線状部材に引張力を付与するスペーサが設けられているので、アクチュエータの駆動によって回動されるスピンドルの回動を全てのスピンドルに確実に伝達することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の可動ベーンの駆動機構であって、前記複数のスピンドルは、少なくとも３つ以上設けられ、前記線状部材は、前記少なくとも３つ以上のスピンドルに跨って連続する一部材で形成されていることを特徴とする。

この可動ベーンの駆動機構では、線状部材が少なくとも３つ以上のスピンドルに跨って連続する一部材で形成されているので、１本のベルトなどの部材で複数のスピンドルを連結することができ、部品点数を削減することができる。

本発明によれば、省スペース化することができ、かつ軽量化することができる可動ベーンの駆動機構を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構の斜視図である。（ａ）本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構におけるスピンドルの初期位置の模式図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構におけるスピンドルが時計回り方向に回動したときの模式図である。（ｃ）本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構におけるスピンドルが反時計回り方向に回動したときの模式図である。本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構の線状部材としてベルトを適用したときの斜視図である。図１に示す可動ベーンの駆動機構のアクチュエータをモータ式のアクチュエータとしたときの斜視図である。図３に示す可動ベーンの駆動機構のアクチュエータをモータ式のアクチュエータとしたときの斜視図である。

図１〜図５を用いて本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構について説明する。

本実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構１は、複数のベーン２が配置された支持部材３と、複数のベーン２にそれぞれ設けられ支持部材３に互いに離間して回動可能に軸支された複数のスピンドル５とを備え、複数のスピンドル５を同期して回動させ複数のベーン２を可動させる。

そして、複数のスピンドル５のうち少なくとも１つは、アクチュエータ６の駆動によって回動され、複数のスピンドル５は、隣り合うスピンドル５，５同士が互いに線状部材としてのワイヤ７を介して連結されており、アクチュエータ６の駆動によってワイヤ７を介して同期して回動される。

また、隣り合うスピンドル５，５間には、ワイヤ７と当接してワイヤ７に引張力を付与するスペーサ９が設けられている。

図１，図２に示すように、支持部材３は、環状に形成され、内周側に複数のベーン２が周方向等間隔に配置されている。この複数のベーン２は、支持部材３の外周側に突出された複数のスピンドル５を介して支持部材３に回動可能に支持されている。

複数のスピンドル５は、複数のベーン２にそれぞれ円柱状に一体的に設けられ、支持部材３の外周側に周方向等間隔に互いに離間して支持部材３に回動可能に軸支されている。この複数のスピンドル５のうち少なくとも１つのスピンドル５には、従動ギヤ１１が設けられている。

従動ギヤ１１は、支持部材３の外周に配置されたアクチュエータ６によって駆動される駆動ギヤ１３と噛み合っている。この従動ギヤ１１と駆動ギヤ１３との噛み合いにより、１つのスピンドル５が回動され、複数のワイヤ７を介して他のスピンドル５が同期して回動される。なお、支持部材３の周方向に位置をずらした複数箇所のスピンドル５にそれぞれ従動ギヤ１１を設け、各従動ギヤ１１に、個別のアクチュエータによってそれぞれ駆動される駆動ギヤ１３を噛み合わせてもよい。この場合、従動ギヤ１１は、例えば、支持部材３の中心を挟んで対向する箇所（支持部材３の周方向に180度位置をずらした箇所）の各スピンドル５に設けることとしてもよい。また、この場合、各アクチュエータは同期して駆動するものとする。

複数のワイヤ７は、金属材料からなり、隣り合うスピンドル５，５間にそれぞれ端部が固定され、隣り合うスピンドル５，５同士を互いに連結させている。なお、ワイヤ７のスピンドル５に対する固定方法としては、例えば、スピンドル５を径方向に貫通する孔部を設け、この孔部にワイヤ７を通した後、スピンドル５の孔部を覆うキャップをスピンドル５の先端に被せてワイヤ７の端部をカシメる方法が好ましいが、ワイヤ７の端部を直接スピンドル５に対して圧入や溶接などの固定手段によって固定してもよく、その方法は種々の形態を採ることができる。このワイヤ７には、スペーサ９によって引張力が付与される。

スペーサ９は、支持部材３の外周側において、隣り合うスピンドル５，５間にそれぞれ支持部材３と一体的に設けられ、ワイヤ７と当接してワイヤ７に引張力を付与している。このスペーサ９によって引張力が付与された複数のワイヤ７は、アクチュエータ６によって駆動されるスピンドル５の回動を他のスピンドル５に対して確実に伝達させることができる。

このように構成された可動ベーンの駆動機構１は、隣り合うスピンドル５，５が、図２（ａ）に示す初期位置から時計回り方向に回動する場合はワイヤ７とスペーサ９とによって図２（ｂ）に示すように回動され、反時計回り方向に回動する場合はワイヤ７とスペーサ９とによって図２（ｃ）に示すように回動される。このような回動が隣り合う全てのスピンドル５，５間で行われることにより、全てのスピンドル５が同期して回動され、複数のベーン２を同期して回動させることができる。

このような可動ベーンの駆動機構１では、複数のスピンドル５のうち隣り合うスピンドル５，５同士が互いにワイヤ７を介して連結されているので、複数のベーン２を同期して可動させるためのリングやレバーを廃止して、リングとレバーに必要なスペースを削減することができ、省スペース化することができる。加えて、部品点数を削減することができ、軽量化することができる。

また、リングとレバーで構成された機構では、例えば、リングが老朽化した場合にリングを交換して全てのレバーを新しいリングに組付けなければならなかったが、可動ベーンの駆動機構１では、複数のスピンドル５の隣り合うスピンドル５，５間が複数のワイヤ７によって連結されているので、１つのワイヤ７が老朽化した場合にその部分の部品交換を行えばよく、メンテナンスに掛かるコストを低コスト化することができる。

さらに、隣り合うスピンドル５，５間にワイヤ７と当接してワイヤ７に引張力を付与するスペーサ９が設けられているので、アクチュエータ６の駆動によって回動されるスピンドル５の回動を全てのスピンドル５に確実に伝達することができる。

なお、本発明の実施の形態に係る可動ベーンの駆動機構１では、隣り合うスピンドル５，５間をワイヤ７によって連結しているが、図３に示す可動ベーンの駆動機構１０１のように、線状部材としてのベルト１０３としてもよい。このベルト１０３は、複数の線状部材が連続する一部材で形成された部材として機能している。このベルト１０３の表面は、スピンドル５と当接したときの摩擦力を強化するようにされており、ベルト１０３を複数のスピンドル５に当接させることによって、ベルト１０３を介して複数のスピンドル５に動力を伝達することができる。このため、スピンドル５に対して上記のような固定手段を用いてベルト１０３を固定する必要がない。なお、ベルト１０３による複数のスピンドル５への動力の伝達は、摩擦の他に、歯車と歯の噛み合いで行うように構成してもよい。

また、アクチュエータ６を、図４，図５に示すように、モータ式のアクチュエータ１０５とすることもできる。このアクチュエータ１０５では、アクチュエータの構造を簡素化することができ、さらに省スペース化を図ることができる。このとき、アクチュエータ１０５のモータは電動モータでもよいし、油圧モータでもよい。

さらに、支持部材を環状としているが、これに限らず、平らな平面を有する支持部材の平面上に軸支された複数のスピンドル（ベーン）の隣り合うスピンドル間を線状部材によって連結し、複数のベーンを同期して回動させる構成としてもよい。

１…可動ベーンの駆動機構
２…ベーン
３…支持部材
５…スピンドル
６…アクチュエータ
７，１０３…ワイヤ，ベルト（線状部材）
９…スペーサ

Claims

複数のベーンが配置された支持部材と、前記複数のベーンにそれぞれ設けられ前記支持部材に互いに離間して回動可能に軸支された複数のスピンドルとを備え、前記複数のスピンドルを同期して回動させ前記複数のベーンを可動させる可動ベーンの駆動機構であって、
前記複数のスピンドルのうち少なくとも１つは、アクチュエータの駆動によって回動され、前記複数のスピンドルは、隣り合う前記スピンドル同士が互いに線状部材を介して連結されており、前記アクチュエータの駆動によって前記線状部材を介して同期して回動され、
前記隣り合うスピンドル間には、前記線状部材と当接して前記線状部材に引張力を付与するスペーサが設けられていることを特徴とする可動ベーンの駆動機構。
請求項１記載の可動ベーンの駆動機構であって、
前記複数のスピンドルは、少なくとも３つ以上設けられ、前記線状部材は、前記少なくとも３つ以上のスピンドルに跨って連続する一部材で形成されていることを特徴とする可動ベーンの駆動機構。