JPS63266131A - ファンブレード支持リング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特にファンがエンジンコアの外側にてこれを
囲繞するよう装着される高バイパスタービンエンジンに
於てファンブレードを支持するだめの複合材料製のディ
スク、即ちリングに係る。

従来の技術 かかるディスク、即ちリングは、従来より一般に、周方
向に互いに隔置された軸受マウントを与えるよう機械加
工された金属にて形成されており、軸受マウントには個
々のファンブレードのルートがそのピッチを調節する際
に回動し得るよう支持されるようになっている。かかる
金属製のリングはファンの作動中それに作用する荷重を
担持し得るよう必然的に重くならざるを得ない。航空機
用エンジンに於ては重量の低減が有用であることかよく
知られており、複合材料製の支持リングがブレードに作
用する荷重を担持するに十分な強度を有するよう形成さ
れれば、実質的に！Ｉｆ　Ｈの低減を行うことができ、
これによりエンジンの総重量を大きく低減することがで
きる。

発明の開示 本発明の一つの特徴は、ブレードを支持する複合祠料製
のリングであって、エンジンの運転中破損することなく
リングに作用する荷重を担持するに十分な強度を有する
リングである。また本発明の他の一つの特徴は、支持フ
ランジ又は駆動フランジを取付けるための一体的な複合
材料製のフランジ又は固定されたシール要素と共働する
シールフランジの如きフランジを有するリングである。

かかる一体向な複合材料製のフランジは複合材料製のリ
ングの一体的な一部である。

本発明の他の一つの特徴は、リングより半径方向外方へ
延在するブレードを所定の位置にそれらかピッチを変化
し得るよう半径方向軸線の周りに回動し得るよう支持す
る装着ボスが複合材料製のリングに配置されていること
である。本発明の他の一つの特徴は、かかる装着ボスが
支持構造体内にてブレードのルートが運動することに起
因する１Ｍ合材料製のリングの摩耗を回避する態様にて
設けられていることである。

本発明によれば、リング組立体はリングがそれに作用す
る全ての荷重を担持し得るよう幾つかの方向に所要の強
度を有するよう配向された繊維のプライの複数の層より
なる基本リングを含んでいる。この複合材料製のリング
は個々のファンブレードのための装着ボスを受け入れる
半径方向の孔を有し、各ボスはその内端部にフランジを
有し、該フランジによりリングにボルト締結され、これ
によりボスが所定の位置に固定的に支持され、またこれ
らのボスよりの荷重が十分にリング構造体へ分散される
。リングの外面は半径方向の孔に交差する環状リセスを
有し、該リセス内にボスの外端が露呈している。またリ
ングはその周りに配置されその一体的な一部を構成する
複合材料の繊維の追加のプライを釘し、これらのプライ
は両端面及びリングの内面及び外面に配置されており、
リングと一体に接合されて駆動機ＦＭに連結するための
リングの一体的なフランジ、即ち延長部及び支持構造体
を形成し、或いはシールフランジとして作用するように
なっている。

以下に添付の図をり照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例 第１図に示されている如く、複合材料よりなるリング１
０は後に説明する如く、内面１４に配置された追加の繊
維のプライ１２と、外面１８のうち図にて溝１９の左方
に位置する部分及び端面２０に配置された他の繊維のプ
ライ１６とを存している。繊維のプライ１６は繊維のプ
ライ１２にオーバラップしてフランジ２４を形成してお
り、該フランジは駆動リング２７にリング１０を取付け
るための半径方向フランジ２６を構成する外方へ湾曲さ
れたエツジを有している。

リングの他端には、基本リングの外端面に於て実質的に
半径方向に延在し且リングの半径方向内方へ突出する追
加のプライ２８が設けられており、該プライはプライ１
２の係合部３２とオーバラツしてリングを支持構造体３
６に取付けるためのフランジ３４を構成している。外面
１８のうち溝１９の図にて右方の部分には該部分より半
径方向内方へ延在する追加の繊維のプライ３８が設けら
れており、該プライは半径方向のプライ３０に当接して
いる。これらのプライはそれらの内方部分に於てフラン
ジ３４の一部を構成している。この組の繊維のプライ３
８により、固定されたシール４４及び４６と共働するシ
ールフランジとして作用する環状フランジ４０及び４２
が形成されている。

リング１０には装管ボス５０を受入れる半径方向の孔４
８が形成されており、各ボスの内面には一列のボール軸
受を受ける溝５１が設けられている。各ボスはその内端
部にフランジ５４を有しており、該フランジはボルト５
６を受入れる隅部を与えるべく実質的に正方形をなして
おり、ボルト５６はリング内まで延在してボスを所定の
位置に保持するようになっている。この平坦なフランジ
とこれと共働するリングの湾曲した内面との間の空間に
はこれを充填する適当なスペーサ５８が配置されており
、これによりボスに作用する荷重がリングの広い領域に
分散されるようになっている。

またリングは上述の如くその外面に周方向に延在する環
状溝１９を有している。この溝は孔４８と交差し、この
溝にボス５０の外端部が露呈している。外面１８は実際
には前述の如く環状溝の両側に位置する二つの互いに隔
置された面である。

ファンブレード６２はルート６４を有しており、該ルー
トに設けられた環状溝６６は支持ボス内に配置され、図
示の如く軸受５２が溝６６に係合している。軸受５２は
ボスの外端部及びファンブレードのルート６４に設けら
れた肩部７０に係合する分割型のクランブリング６８に
より所定の位置に捕捉されており、かかる構成によりブ
レードのルートが固定的に所定の位置に保持されるよう
になっている。上述の如きリング組立体は取付はフラン
ジ３４より実質的に半径方向内方へ延在し且該フランジ
に取付けられた支持構造体７３によりエンジン構造体に
対し相対的に回動し得るよう支持されている。支持構造
体７３のフランジ３４とは反対側の端部は、周囲のエン
ジンケーシングと一体に形成された固定された支持構造
体７６により担持された軸受７４により支持されている
。

ブレードのルートはその内端部に偏心して突出するアー
ム７８を有しており、これによりピッチ制御機構に連結
されるようになっている。かかる構造が１９８７年２月
２４日付けにて出願され本願出願人と同一の譲受人に譲
渡された米国特許出願第０１８，１１７号に記載されて
いる。

複合材料製のリング１０の製造に於ては、複合材料構造
体は実質的に支持ドラムの周りに巻付けられた高強度繊
維の複数のプライにて形成される。

複合材料製のリングの実質的に内側半分の部分１０ａは
、プライに配列された約３０％の４５″に配向されたガ
ラス繊維及びプライに配列された３０％の９０″に配向
されたガラス繊維と交互に配列された約４０％の００に
配向された黒鉛フィラメントの繊維のプライにて形成さ
れる。この場合０＠とは周方向に平行であることを意味
し、９００とはプライがリングの長手方向軸線に平行で
あることを意味する。同様に４５″の繊維とは０″と９
０″との中ｒ、３１の角度に配向された繊維を意味する
。

リングのこの部分が完成されると、リングの残りの外側
半分の部分１０ｂが周方向の強度及び完成したリングの
剛性を確保する目的で実質的に００に配向された黒鉛繊
維の複数のプライにて形成される。

上述の繊維の特定のパーセンテージは特定のリングにつ
いてのものであり、リングの種々の部分に必要とされる
強度に応じて種々の値が採用されていよい。しかし上述
の特定の構成は一つの特定の設備にとってを効であるこ
とが解っている。

リングの全てのプライが組立てられると、完成した組立
体は加熱及び加圧することによって通常の硬化プロセス
により硬化される。プライはマトリックス材料にて予め
含浸され、又はマトリックス材料が硬化プロセスの開始
時に付加されてよい。

これらの何れの方法も当技術分野に於てよく知られてお
り、何れの場合に於ても硬化プロセスを完了するための
方法もよく知られている。

この基本リングの硬化が完了すると、幾つかの半径方向
の孔４８が機械加工され、また環状溝１９が機械加工さ
れ、これにより第５図に示された部分的に完成した構造
体が形成される。満６０の底面はＯｏにて配向された繊
維の外側のプライと種々のプライよりなる内方の複合部
との境界に近接していることに留意されたい。

リングが機械加工されると、内面のプライ１２及び外面
のプライ１６が配置される。この段階に於ては面１８は
溝１９が存在することによって二つの互いに隔置された
面となっており、プライ１６はこの溝を越えては延在し
ていない。これらのプライはそれらがリングの外壁及び
端壁に従って変形し、またフランジ２６を形成する形状
に成形されるよう、実質的に４５°にて配向されたガラ
ス繊維のプライである。またプライ２０．２８．３２は
リングの他方の端壁に配置され、これらのプライもガラ
ス繊維よりなり、各繊維は４５″にて配向されている。

また第１図に示されている如く所要のフランジを形成す
るよう、上述の如く他のプライ３８が付加され成形され
る。これらのプライが全て付加され完成した製品に示さ
れている如き形状に成形されると、リングは再度硬化プ
ロセスに付され、これらの追加のプライが硬化され、こ
れら付加されたプライが基本リングと一体をなし、従っ
てそれの一部をなす完成したリングが形成される。プラ
イを組立てる要領及び順序は個人の製造及び生産能力に
見合うよう変更されてよい。

次いでスペーサ５８を介してボスが装着され、これによ
り組立体はファンブレードを取付は得る状態になる。フ
ァンブレードの組付けは本発明の必須の一部をなすもの
ではないので、これについての説明を省略する。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はブレードのルートが配置されエンジン内に装着
された完成したリング組立体をエンジンの軸線に沿って
破断して示す断面図である。 第２図は第１図のリングの一部をエンジンの軸線に垂直
に破断して示す部分断面図である。 第３図は支持ボスに設けられたフランジの位置を示す第
２図の矢印３に沿う矢視図である。 第４図は機械加工が行われる以前に於けるリング構造体
を示す断面図である。 第５図は機械加工が行われた後に於けるリング構造体を
示す断面図である。 第６図は追加のプライが基本リングの表面に付加された
後に於けるリングを一部破断して示す斜視図である。 １０・・・リング、１２・・・繊維のプライ、１４・・
・内面、１６・・・繊維のプライ、１８・・・外面、１
９・・・溝。 ２０・・・端面、２４．２６・・・フランジ、２７・・
・駆動リング、２８．３０・・・プライ、３２・・・係
合部、３４・・・フランジ、３６・・・支持構造体、３
８・・・繊維のプライ、４０．４２・・・環状フランジ
、４４．４６・・・シール、４８・・・孔、５０・・・
ボス、５１・・・溝、５４・・・フランジ、５６・・・
ボルト、５８・・・スペーサ。 ６０・・・溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バイパスタービンエンジンの一列のファンブレー
   ドを支持するリングであって、前記ブレードはピッチを
   変化し得るよう半径方向軸線の周りに回動可能であり、
   前記リングは複合材料にて形成されており、 前記リングの実質的に外側半分の部分は前記リングの周
   方向に対し０°にて配向された繊維のプライを有してお
   り、 前記リングの実質的に内側半分の部分は３０％の４５°
   にて配向された繊維のプライ及び３０％の９０°にて配
   向された繊維のプライと交互に配列された約４０％の０
   °にて配向された繊維のプライを有しており、 前記リングはその側面及び内面及び外面に配列され、前
   記リングを越えて延在し前記リングのための装着フラン
   ジ及び他のフランジを構成する追加の繊維のプライであ
   って、実質的に４５°にて配向された繊維のプライを有
   しており、 前記リングはそれが硬化された後形成された前記ファン
   ブレードのための半径方向の孔を有しており、 前記孔には前記ブレードのルートを受け入れる装着ボス
   が配置されているリング。
2. （２）高バイパスタービンエンジンの一列のファンブレ
   ードを支持するリング構造体にして、前記リング構造体
   は複合材料にて形成されており、周方向に互いに隔置さ
   れた半径方向に延在する孔を有し、 前記リング構造体の前記孔にはブレードのルートのため
   の装着ボスが配置されており、各ボスはその内端部にフ
   ランジを有し、 ボルトが前記フランジを貫通して前記リング内まで延在
   し、これにより前記ボスを所定の位置に保持するように
   なっており、 複合材料のフランジが前記リング構造体に設けられ且前
   記リング構造体より外方へ延在し、これにより前記リン
   グ構造体のための装着アタッチメントを構成しており、 前記リング構造体はその外面より内方へ延在し前記半径
   方向の孔に交差する周方向のリセスを有しており、 前記リング構造体は繊維のプライの円筒形の層よりなっ
   ており、前記リング構造体の実質的に外側半分の部分は
   前記リング構造体の周方向に対し０°にて配向された繊
   維を有し、実質的に内側半分の部分は実質的に４５°に
   て配向された繊維の部分と、０°にて配向された繊維の
   部分及び９０°にて配向された繊維の部分とを有してお
   り、前記リング構造体より延在するフランジは前記リン
   グ構造体の外面上に４５°にて配向された繊維の他のプ
   ライを含み、該プライは前記外面より突出して前記フラ
   ンジを形成し前記リングと一体的な一部を構成している
   リング構造体。