JPH0783237A - 回転シャフトの軸受け機構 - Google Patents

回転シャフトの軸受け機構

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JPH0783237A
JPH0783237A JP6196752A JP19675294A JPH0783237A JP H0783237 A JPH0783237 A JP H0783237A JP 6196752 A JP6196752 A JP 6196752A JP 19675294 A JP19675294 A JP 19675294A JP H0783237 A JPH0783237 A JP H0783237A
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bearing mechanism
flange portion
fragile
support structure
bolt
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JP6196752A
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Philip M Hyde
フィリップ・マーヴィン・ハイド
Andrew Martin Cave
アンドリュー・マーティン・ケイヴ
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AgustaWestland Ltd
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Westland Helicopters Ltd
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、ボルトが実際にせん断される荷
重を正確に予測でき、信頼性の高い動作を行うことがで
きる回転シャフトの軸受け機構を提供することを目的と
する。 【構成】 回転シャフト１１の軸受け機構１５は、軸受
けハウジング２０のフランジ部２１を支持構造２２に取
り付けるための回転軸と同心円状に配置された複数の脆
弱なボルト２３を含み、各ボルト２３は、互いに軸方向
に離間されたラジアルフランジ２５，２６と、これらラ
ジアルフランジ間に位置すると共に軸受けハウジング２
０のフランジ部２１と支持構造２２とを互いに軸方向に
離間させる脆弱な部分２４とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、回転シャフトの軸受
け機構に係り、特に動作中に極めて大きなラジアル荷重
が課せられるシャフトを支持する可融性のまたは脆弱な
支持手段を組み込んだ軸受け機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンにおけるコンプレ
ッサおよびタービン駆動軸を支持する軸受け機構の一例
が米国特許第３，３９５，８５７号に開示されている。
脆弱な支持手段は、例えばタービンブレードを損失して
駆動軸が径方向に移動自在になった場合に作動し、エン
ジンの機体への装着を損ない得る大きなラジアル荷重が
生成されることを防止する。この従来の構成において
は、複数の脆弱なボルトが、外側軸受けハウジングのラ
ジアルフランジを、相対する面が互いに当接するように
支持構造に締め付ける役目をしている。脆弱なボルト
は、所定の荷重においてせん断されるように設計されて
おり、このせん断荷重は正確に予測することができる
が、相接する面の間の摩擦荷重を知ることができないた
め、ボルトが実際にせん断されるときの荷重を正確に予
測することは極めて困難である。このため、従来の構成
では、動作における予測ができず、信頼性に欠ける場合
があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
問題点を解消するためになされたもので、ボルトが実際
にせん断される荷重を正確に予測でき、信頼性の高い動
作を行う回転シャフトの軸受け機構を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明に係る回転シャ
フトの軸受け機構は、回転軸の回りに回転するシャフト
上の内レースと、放射状に広がるフランジ部を有する軸
受けハウジング内に支持された外レースと、前記フラン
ジ部を支持構造に取り付けるために回転軸と同心円状に
配置された複数の脆弱なボルトとを備えた軸受け機構に
おいて、各ボルトが、互いに軸方向に離間され且つ前記
フランジ部及び前記支持構造にそれぞれ係合するラジア
ルフランジと、これらラジアルフランジの間に位置する
と共に軸受けハウジングの前記フランジ部と前記支持構
造とを互いに軸方向に離間させる少なくとも１つの脆弱
な部分を含むものである。
【０００５】一実施例においては、脆弱な部分を、ラジ
アルフランジ間に延び且つシャフトの回転軸にほぼ平行
な円形断面の部分とすることができる。この脆弱な部分
に、周方向のせん断溝、またはボルトの一端から脆弱な
部分のほぼ全長にわたって延びる軸方向の穴を設けるこ
とができる。
【０００６】変形例においては、脆弱な部分を、軸方向
に離間する各ラジアルフランジの径方向内側及び外側の
フランジ部の間にそれぞれ設けられる環状せん断ネック
部とすることができる。外側環状フランジ部の環状面
は、内側環状フランジ部の環状面の外側に位置し、通常
の動作中において、双方のラジアルフランジの内側フラ
ンジ部の環状面と、軸受けハウジングのフランジ部及び
支持構造との間にそれぞれ軸方向の間隔を形成すること
が好ましい。
【０００７】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１及び図２において、回転軸１２の回り
に回転する駆動シャフト１１がガスタービンエンジン
（図示せず）から延出している。駆動シャフト１１の一
端に形成されたラジアルフランジ１３が、複数の放射状
に延びるファンブレード（図示せず）を支持するハブ１
４にボルトで取り付けられている。
【０００８】駆動シャフト１１は、ナット１８によって
駆動シャフト１１上に締め付けられた内レース１６を有
する軸受け機構１５によって支持されている。外レース
１９はボール軸受け１７を含み、環状の軸受けハウジン
グ２０内に支持されている。軸受けハウジング２０の周
上には、８個の放射状に延びるフランジ部２１（１個の
みが図示されている）が等間隔に設けられている。各フ
ランジ部２１は、回転軸１２の回りに円状に配置された
脆弱なボルト２３により剛性の支持構造２２に取り付け
られている。
【０００９】脆弱なボルト２３は、軸受けハウジング２
０のフランジ部２１及び支持構造２２への取り付けのた
めの軸方向に互いに離間されたラジアルフランジ２５及
び２６の間に延び且つ円形状断面を有する中央の細長い
脆弱な部分２４を含んでいる。図１の実施例において、
軸方向の穴３７が、ボルト２３の一端から脆弱部分２４
の全長を通り且つ脆弱な部分２４を越えて延びている。
【００１０】各フランジ２６は、支持構造２２の対応す
る開口部２８内に挿入される突き出しスピゴット２７に
よって位置決めされており、垂直に相対する平面内に配
置された３本の平行なボルト４３（図２）によって固定
され、動作中においてどの方向からの曲げ荷重にも抗す
るようになっている。
【００１１】フランジ２５から突き出たスピゴット２９
が、フランジ部２１の対応する開口部３０内に配置さ
れ、ねじ付きスピンドル３２上のナット３１によって固
定されている。フランジ２５は内向きに延びる脚部３３
を含み、この脚部３３は軸受けハウジング２０上のリッ
プ部分３６の外周面３５に当接する、回転軸１２と同心
の内側円周状面３４を有している。これらの面３４及び
３５の当接が、ナット３１の締め付けから生じるトルク
荷重に反応し、トルク荷重が細長い脆弱な部分２４に伝
達されるのを防いでいる。
【００１２】通常の動作においては、各ボルト２３の細
長い脆弱な部分２４が回転軸１２と平行になるように配
置されており、互いに離間するフランジ２５及び２６に
より軸受けハウジング２０のフランジ部２１と支持構造
２２とが互いに軸方向に離間された状態に保持される。
各ボルト２３の細長い脆弱な部分２４は、所定のラジア
ル荷重により破壊されるように設計されており、また、
部分２４が所定のラジアル荷重で破壊されても、なお通
常動作の荷重を担持するのに充分な強さを有するよう
に、図１の実施例においては、部分２４の全長にわたっ
て延びる軸方向の穴３７が設けられている。これに関連
して、脆弱な部分２４の長さは、最終的に破壊される前
に曲げを生じるような長さに設計されており、曲げを生
じる分だけ実際の破壊荷重を高く設定することができ、
また通常動作の荷重を担持するために部分２４の強度を
増すことができる。
【００１３】図４に示した変形例においては、脆弱なボ
ルト２３は中心の穴を有しておらず、図１の実施例の曲
げによる破壊の代わりに瞬時のせん断的な破壊をもたら
すために、脆弱な部分２４に周方向のせん断溝４４が形
成されている。
【００１４】図３に示した他の変形例においては、各ボ
ルト２３が、脆弱な部分２４として、軸方向に離間する
フランジ２５及び２６の径方向内側環状フランジ部２５
ａ及び２６ａと外側環状フランジ部２５ｂ及び２６ｂと
の間に配置された２つの環状の脆弱なせん断ネック部を
含んでいる。
【００１５】外側環状フランジ部２５ｂ及び２６ｂの環
状面２５ｃ及び２６ｃは、内側環状フランジ部２５ａ及
び２６ａの環状面２５ｄ及び２６ｄより軸方向の外側に
位置し、内側環状面２５ｄと軸受けハウジング２０のフ
ランジ部２１との間に環状の軸方向の間隔３８が、内側
環状面２６ｄと支持構造２２との間に環状の軸方向の間
隔３９がそれぞれ形成されている。
【００１６】この変形例においては、スピゴット２７及
び２９の面は、それぞれ、フランジ部２１及び支持構造
２２の内面２８及び３０から径方向に離間しており、径
方向の位置決めは、フランジ部２１及び支持構造２２の
相対向する凹部４１及び４２内にそれぞれ位置する外側
環状フランジ部２５ｂ及び２６ｂの外径４０によって達
成される。この変形例のスピゴット２７の端部には、ね
じが形成されており、ナットによる係合によってボルト
２３が支持構造２２に固定されている。
【００１７】この発明の通常動作においては、軸受け機
構１５が剛性の支持構造２２に対してシャフト１１とハ
ブ１４に取り付けられたファンとを軸１２の周りに回転
するように支持している。
【００１８】ファンの損傷、例えばファンブレードの損
失の場合、ファンは平衡を失い、駆動シャフト１１の端
部に極めて大きなラジアル荷重を引き起こす。図１の実
施例においては、ラジアル荷重がボルト２３の脆弱な部
分２４に応力を引き起こし、この荷重が所定値を超えた
ときに、引き起こされた応力が材料の耐力を超え、脆弱
な部分２４の曲げに引き続いて数サイクル後に破壊が起
きる。この破壊により軸受けハウジング２０が拘束から
解放されて駆動シャフト１１の端部の径方向の移動を可
能にし、これにより不平衡による取り付け部における大
きなラジアル荷重の生成が防止され、その結果、エンジ
ンの機体取り付け部に対する一体性が維持される。
【００１９】図４の変形例の動作においては、ラジアル
荷重が所定の荷重を超えると、周方向のせん断溝４４に
より、せん断応力が材料のせん断強度を超えて脆弱な部
分２４のせん断破壊がすぐに起こり、駆動シャフト１１
の端部の径方向の移動が可能になるようにしている。
【００２０】同様に、図３の変形例においては、過大な
ラジアル荷重により２つの脆弱なせん断ネック部（脆弱
な部分２４）の瞬時の破壊を引き起こして、外側フラン
ジ部２５ｂ及び２６ｂの分離及び解放をさせ、軸受けハ
ウジング２０を軸方向の拘束から解放することを可能に
している。この変形例においては、脆弱な部分２４が破
壊されたときに、軸方向の間隔３８及び３９が放射状面
２５ｄ及び２６ｄとこれに対向するフランジ部２１及び
支持構造２２の面との当接を可能にするが、これらの間
隔３８及び３９によって支持構造２２からのフランジ部
２１の軸方向の拘束が限定されたものとなっている。
【００２１】この発明の軸受け機構１５は、脆弱なボル
ト２３の脆弱な部分２４の正確に予測可能な耐力にのみ
基づいたものであり、これによって、完全に予測可能且
つ正確な破壊特性を確保している。この発明は、従来の
構成における未知且つ予測不可能な摩擦要素を取り除
き、上述した問題を解消し得る軸受け機構を提供するも
のである。
【００２２】幾つかの実施例を説明、図示してきたが、
請求の範囲によって限定されるこの発明の範囲から逸脱
することなしに、さらに他の変形例が可能である。例え
ば、脆弱なボルト２３の脆弱な部分２４の断面形状及び
大きさは、特定の用途の条件によって異なるものであ
り、別々の用途において用いられる脆弱なボルトの数も
異なる。軸受けハウジング２０と支持構造２２との間に
脆弱なボルト２３を取り付けるための取り付け手段は、
適切なものであればどのようなものでも良く、個別のフ
ランジ部２１を、単一の連続したフランジとして形成す
ることもできる。ボール軸受け１７の内レース１６をシ
ャフト１１と一体に形成することもでき、また、他の適
切な方式の軸受けを用いることができる。また、ガスタ
ービンエンジンにおける設置について説明をしてきた
が、この発明の軸受け機構は、シャフトが大きなラジア
ル荷重にさらされる場合のあるどのような装置において
も、回転シャフトを支持するために用いることができ
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、脆弱なボルトの破壊特性を正確に予測することがで
き、信頼性の高い動作を行う回転シャフトの軸受機構を
提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例に係る回転シャフトの軸
受機構を示す部分断面側面図である。
【図２】 図１の矢印Ａから見た部分端面図である。
【図３】 図１の変形例を示す部分断面側面図である。
【図４】 図１の他の変形例を示す部分断面側面図であ
る。
【符号の説明】
１１ シャフト、１２ 回転軸、１５ 軸受け機構、１
６内レース、１９ 外レース、２０ 軸受けハンジン
グ、２１ フランジ部、２２ 支持構造、２３ ボル
ト、２４ 脆弱な部分、２５，２６ ラジアルフラン
ジ、２５ａ，２６ａ 内側環状フランジ部、２５ｂ，２
６ｂ 外側環状フランジ部、２５ｃ，２６ｃ，２５ｄ，
２６ｄ 環状面、３７ 穴、３８，３９ 間隔、４４
せん断溝。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転軸の回りに回転するシャフト上の内
    レースと、放射状に広がるフランジ部を有する軸受けハ
    ウジング内に支持された外レースと、前記フランジ部を
    支持構造に取り付けるために回転軸と同心円状に配置さ
    れた複数の脆弱なボルトとを備えた回転シャフトの軸受
    け機構において、 各ボルトは、互いに軸方向に離間され且つ前記フランジ
    部及び前記支持構造にそれぞれ係合するラジアルフラン
    ジと、これらラジアルフランジの間に位置すると共に軸
    受けハウジングの前記フランジ部と前記支持構造とを互
    いに軸方向に離間させる少なくとも１つの脆弱な部分を
    含むことを特徴とする回転シャフトの軸受け機構。
  2. 【請求項２】 前記脆弱な部分は、前記ラジアルフラン
    ジ間に延び且つ前記シャフトの回転軸にほぼ平行な円形
    断面の部分からなることを特徴とする請求項１に記載の
    軸受け機構。
  3. 【請求項３】 前記脆弱な部分は、周方向のせん断溝を
    備えていることを特徴とする請求項２に記載の軸受け機
    構。
  4. 【請求項４】 各ボルトは、その一端から前記脆弱な部
    分のほぼ全長にわたって延びる軸方向の穴を含むことを
    特徴とする請求項２に記載の軸受け機構。
  5. 【請求項５】 前記脆弱な部分は、軸方向に離間された
    前記ラジアルフランジのそれぞれの径方向内側フランジ
    部及び外側フランジ部の間に位置する環状せん断ネック
    部からなることを特徴とする請求項１に記載の軸受け機
    構。
  6. 【請求項６】 前記外側フランジ部の環状面は、前記内
    側フランジ部の環状面の外側に位置し、通常の動作中に
    おいて、双方のラジアルフランジの内側フランジ部の環
    状面と、前記軸受けハウジングのフランジ部及び前記支
    持構造との間にそれぞれ軸方向の間隔を形成することを
    特徴とする請求項５に記載の軸受け機構。
JP6196752A 1993-08-21 1994-08-22 回転シャフトの軸受け機構 Pending JPH0783237A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB939317530A GB9317530D0 (en) 1993-08-21 1993-08-21 Fusible support devices for rotating shafts
GB9317530.5 1993-08-21

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Publication Number Publication Date
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ID=10740909

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US (1) US5417501A (ja)
JP (1) JPH0783237A (ja)
DE (1) DE4429640A1 (ja)
FR (1) FR2709157B1 (ja)
GB (2) GB9317530D0 (ja)

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