シャフト内部の部品の中心合わせ
【課題】配置用の特殊な工具を必要とせず、シャフトが損傷するリスクがなく、また、小さいサイズのターボジェットにおける使用にも適している、シャフトの内部のチューブ等の部品の中心合わせ装置を提供すること。
【解決手段】中空シャフト（２６）の内部のチューブ（４２）の中心合わせ装置（６６、６８）であって、チューブ（４２）と中空シャフト（２６）との間に介装され、且つ、シャフト（２６）の内側表面（４０）に対して軸受けし且つシャフトの内部に移動可能とするようにシャフトの内側表面（４０）から離隔されるように適合している軸受部材（６８）を含む変形可能な手段（６６）を備える。変形可能な手段（６６）は、所定温度にさらされた場合に、シャフト（２６）の内側表面（４０）に対して軸受部材（６８）を圧接して変形するように又は内側表面から軸受部材を離隔して変形するように適合した形状記憶材料から作られている。
【解決手段】中空シャフト（２６）の内部のチューブ（４２）の中心合わせ装置（６６、６８）であって、チューブ（４２）と中空シャフト（２６）との間に介装され、且つ、シャフト（２６）の内側表面（４０）に対して軸受けし且つシャフトの内部に移動可能とするようにシャフトの内側表面（４０）から離隔されるように適合している軸受部材（６８）を含む変形可能な手段（６６）を備える。変形可能な手段（６６）は、所定温度にさらされた場合に、シャフト（２６）の内側表面（４０）に対して軸受部材（６８）を圧接して変形するように又は内側表面から軸受部材を離隔して変形するように適合した形状記憶材料から作られている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、航空機ターボジェット等のターボ機械におけるシャフト内部の部品の中心合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイパスターボジェットにおいて、低圧タービンのシャフトは、中空であり、且つ、油を含んだ空気流をターボジェットの下流端部に向かって排出するために、低圧ロータを支持する軸受部を外部の大気に連絡する役目を果たす、一般に「センターベント（ｃｅｎｔｅｒ ｖｅｎｔ）」チューブと称されるチューブを含むことがある。
【０００３】
一般に、このチューブは、ロータシャフトの全長にわたって延在しており、その端部は、強制的にシャフトとともに回転する。
【０００４】
チューブは、その長い長さ及び比較的薄い壁を鑑みて、従来からシャフトの内壁に対して軸受けする手段を含む１つ以上の中心合わせリングによって支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２１０９５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それにもかかわらず、ターボジェットの動的挙動を改善するために、一般に、低圧コンプレッサシャフトは、変動する内径を有し、そのために肩部又は狭窄部を有する。
【０００７】
中心合わせリングがシャフトの端部から少し離れてシャフトの内部に設置されるのを可能とするために、中心合わせリングは、シャフトの内面においてこれらの肩部又は狭窄部を通過することができなければならない。
【０００８】
この目的のために、知られている中心合わせリングは、一般に、ネジ及び拡張器を備えるタイプのシステムを用いて無理に取り付けられるが、これは、リングの誤配置を引き起こし、シャフトの内面を損傷する可能性がある。
【０００９】
さらに、そのようなリングの取り付けは、比較的高価である特殊な工具を必要とする。
【００１０】
さらにまた、知られている中心合わせリングは、典型的には、４０インチ、すなわち、約１メートル未満の直径のファンを有するジェット機等、小さいサイズのターボジェットにおける使用に適合させるにはあまりにも大きすぎる。
【００１１】
独国特許出願公開第１０２１０９５４号明細書は、回転せず且つ回転シャフトに固定されたディスクを収容する円筒状ケージを備えるエンジン装置について記述している。ケージは、スポークを加熱して連続的に縮めるように電気が連続してスポークを流れる状態で、形状記憶材料からなるスポークによって支持されており、これにより、ディスクをケージの内部で周回させ、ディスクに固定されたシャフトを回転駆動させる。
【００１２】
本発明の特有の目的は、先行技術の欠点を回避するのを可能とする、簡便で、安価で、且つ、実効的な上述した問題に対する解決策を提供することである。
【００１３】
本発明の特有の目的は、配置用の特殊な工具を必要とせず、シャフトが損傷するリスクがなく、また、小さいサイズのターボジェットにおける使用にも適している、シャフトの内部のチューブ等の部品の中心合わせ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的のために、本発明は、部品と中空シャフトとの間に介装され且つシャフトの内側表面に対して軸受けする軸受部材を含む変形可能な手段を備え、軸受部材が、シャフトの内部に移動可能とするようにシャフトの内側表面から離隔されるように適合している、特にターボ機械における中空シャフトの内部の部品の中心合わせ装置であって、変形可能な手段が、材料が所定温度にさらされた場合に、シャフトの内側表面に対して軸受部材を圧接するように又は内側表面から軸受部材を離隔するように適合した形状記憶材料から少なくとも一部が作られていることを特徴とする、装置を提供する。
【００１５】
単に温度変化の結果として、本発明の装置は、装置がシャフトの内部に位置する部品の周囲にコンパクト化する位置である、軸受部材が収縮する位置から軸受部材が展開する位置まで装置が移動することができ、その結果、部品がシャフトの内壁に対して中心合わせされるのを可能とする。
【００１６】
本発明の第１の実施形態において、変形可能な手段は、転移温度Ｔｔよりも高い温度まで加熱される場合に、単一の形状記憶効果により、形状記憶材料の変形によってシャフトに対して軸受部材を圧接するのをそれ以降可能とするように、最初に、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度で、シャフトに対して軸受けする位置に形成され、その後、転移温度Ｔｔよりも低い温度で、機械的応力のもとに収縮される。
【００１７】
本発明の装置は、その収縮構造において半径方向にコンパクトであることから、容易にシャフトに挿入され、内壁のいかなる狭窄部又は肩部も通過することができる。
【００１８】
いったん装置が適所に配置されると、必要とされる装置とのいかなる機械的接触もなく、単に加熱することによって部品を中心合わせするために、その軸受部材は、シャフトに対して展開され得る。
【００１９】
好ましくは、形状記憶材料の転移温度Ｔｔは、１００℃よりも高い。
【００２０】
そのような転移温度は、装置がタイミング悪く展開するといういかなるリスクも最小化するのに役立つ。
【００２１】
本発明の第２の実施形態において、変形可能な手段は、転移温度Ｔｔよりも高い温度まで加熱されて変形した形状記憶材料により、中空シャフトに対して軸受部材を圧接し、転移温度Ｔｔよりも低い温度まで冷却されて変形した形状記憶材料により、軸受部材を収縮させるようにそれ以降適合するように、最初に、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度で展開位置に順次形成され、その後、転移温度Ｔｔよりも低い温度で収縮位置に順次形成されるような熱機械サイクルを受ける。
【００２２】
この第２の実施形態は、熱機械サイクルから作られるトレーニング段階を必要とする二重の形状記憶効果の実現をあてにし、例えば保守作業のために、装置の最初の取り付けのみならずその取り外しも容易としてより信頼性があるように、単に温度を変えることによって軸受部材を収縮及び展開するのを可能とする。
【００２３】
好ましくは、転移温度Ｔｔは、−９０℃から−５０℃の範囲にある。
【００２４】
そのような転移温度は、航空機が作動する通常温度よりも低く、その結果、例えば液体窒素等の従来の冷却手段の使用を可能としながら、装置のタイミングの悪い収縮を回避するのを可能とする。
【００２５】
部品は、シャフトを支持して案内する軸受部を外部の大気に連絡する役目を果たす、「センターベント」チューブと称されることもある通気ダクト等のチューブであってもよい。
【００２６】
第１の実施形態において、変形可能な手段は、形状記憶材料からなるロッドを備え、各ロッドは、チューブの外側表面に固定された半径方向内側端部と、シャフトの内側表面に対して軸受けする軸受シューを支持する半径方向外側端部とを有し、各ロッドの半径方向外側端部は、対応する軸受シューをシャフトの内側表面から遠ざけるために、形状記憶材料の変形によって半径方向内側に湾曲するように適合している。
【００２７】
本装置の構造は、装置を極めて軽量化し、市場においてありふれた形状記憶材料のロッドを使用するのを可能とする。
【００２８】
有利には、各軸受シューは、一連の軸受シューとともに展開位置にある場合にシャフトの内側表面の形状に一致し、且つ、収縮位置にある場合にチューブを囲む略連続的なリングを形成するように適合したリングセクタ状である。
【００２９】
この構造は、半径方向の範囲を最小化しながら、装置の中心合わせ能力を最適化するのに役立つ。
【００３０】
第２の実施形態において、変形可能な手段は、チューブの周囲に取り付けられた形状記憶材料からなり、且つ、チューブを中心合わせするために、形状記憶材料の内側表面の部分がチューブの外側表面に対して軸受けし且つ形状記憶材料の外側表面の部分がシャフトの内側表面に対して軸受けするように、形状記憶材料の変形によって楕円形又は多角形の形状を取り得るリングを備える。
【００３１】
リングは、装置が特に摩耗に対する耐性に長けているように、変形可能な手段及び軸受部材の双方としての役目を果たす。
【００３２】
第３の実施形態において、変形可能な手段は、チューブの周囲に取り付けられ且つリングの周囲に分散配置された形状記憶材料からなるプレートを含むリングを備え、各プレートは、リングの外側表面と軸受シューとの間に介装され、チューブを中心合わせするために、プレートの端部がリングの外側表面に対して軸受けし且つプレートの中央部分が軸受シューをシャフトの内側表面に対して半径方向外側に圧接するような形状記憶材料の変形によって弧状に湾曲可能である。
【００３３】
この構造は、形状的に簡便な変形のみを使用しながら、使用される形状記憶材料の量を制限するのに役立ち、その結果、形状記憶材料の事前のトレーニング段階を大幅に容易とする。
【００３４】
有利には、リングは、その外側表面に、形状記憶材料からなるプレートを有し且つ軸受シューが窪み部分中にある窪み部分を含む。軸受シューは、それぞれ、収縮位置にある場合にリングの外側表面と同一平面である半径方向外側表面を有するのが好ましい。
【００３５】
この構造は、半径方向のサイズを最小化する。
【００３６】
本発明はまた、上述したタイプの中心合わせ装置を少なくとも１つ含むことを特徴とする、航空機ターボジェット等のターボ機械を提供する。
【００３７】
添付図面を参照しながら、限定されない例の目的でなされた以下の記述を読むことにより、本発明は、より良好に理解されることができ、その他の詳細、利点、及び特徴は、より明確に現れる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１ａ】知られているタイプのターボ機械の軸方向概略断面図である。
【図１ｂ】図１ａの詳細Ｉａの拡大図である。
【図２】収縮位置において示された本発明の第１の実施形態を構成する中心合わせ装置を含むターボ機械における低圧コンプレッサシャフトの断片的な大縮尺概略断面図である。
【図３】展開位置において示された本発明の第１の実施形態を構成する中心合わせ装置を含むターボ機械における低圧コンプレッサシャフトの断片的な大縮尺概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を構成する中心合わせ装置を示す図２と同様の図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を構成する中心合わせ装置を示す図３と同様の図である。
【図６】本発明の第３の実施形態を構成する中心合わせ装置を示す図２と同様の図である。
【図７】本発明の第３の実施形態を構成する中心合わせ装置を示す図３と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１ａは、基本的に上流から下流にかけて、ファン１２と、低圧コンプレッサ１４と、高圧コンプレッサ１６と、環状空間１８内に延在している燃焼チャンバと、高圧タービン２０と、低圧タービン２２と、排気ケーシング２４とを備える知られているタイプの航空機バイパスターボジェット１０を示している。
【００４０】
動作中において、低圧タービン２２のロータは、知られている方法で、ターボジェットの軸２５まわりにシャフト２６を回転駆動する。軸は、２つの軸受２８、３０によって下流に案内され、それ自体が２つの軸受３４、３６によって案内されてファン１２及び低圧コンプレッサ１４に接続されているシャフト３２によって上流部を囲まれている。低圧タービン２２のシャフト２６は、ファン１２及び低圧コンプレッサ１４が回転駆動されるのを可能とするために、ファン１２及び低圧コンプレッサ１４のシャフト３２とともに回転するように拘束されている。
【００４１】
低圧タービンのシャフト２６は、低圧コンプレッサ１４から低圧タービン２２まで延在しており、排気ケーシング２４によって支持された下流端部を有するダクト３８によって下流に延伸されている。
【００４２】
低圧タービンのシャフト２６は、中空であり、ターボジェットの動的性能を最適化するように形成された内側表面４０を有する。
【００４３】
ターボジェット１０は、上流の軸受３４、３６及び下流の軸受２８、３０を外部の大気に連絡するように低圧タービンのシャフト２６の内部に収容された、「センターベント」と称されることもあるチューブ４２を含む。
【００４４】
チューブ４２は、その上流端部において低圧タービンのシャフト２６とともに、その下流端部においてシャフト２６に固定されたダクト３８とともに回転するように拘束されている。
【００４５】
チューブ４２は、その長さ及び低い剛性のために、その比較的薄い壁を鑑みると、低圧タービンのシャフト２６の内部で湾曲するリスクを有し、そのような湾曲は、ターボジェット１０の性能を悪化させる不均衡をもたらす可能性がある。
【００４６】
湾曲のリスクを回避するために、チューブ４２は、シャフト２６の内部でチューブ４２を中心合わせするために、チューブの端部から略同等の距離において、チューブ４２の中央領域に位置している知られているタイプの中心合わせ装置４８を支持している。
【００４７】
図１ｂにおいて示されるように、中心合わせ装置４８は、チューブ４２の壁の外側環状突起５２まわりに取り付けられたリング５０を備え、このリング５０は、その下流端部５６における外側ネジ山５４と、その上流端部６０における裁頭円錐状外壁５８とを有し、下流に向かって先細りしている断面からなる。
【００４８】
截頭円錐状内壁を有する弾性分割リング６２は、リング５０の截頭円錐状壁５８の周囲に取り付けられ、リングのネジ山５４と一致した内側ネジ山を有するナット６４によって軸方向に保持されている。
【００４９】
弾性分割リング６２は、ナット６４がない場合に、下流端部５６からリング５０の周囲で摺動することによって取り付けられ、その後、リング５０の截頭円錐状外壁５８の周囲で分割リング６２を上流に向かって進めるように、ナット６４がリング５０の外側ネジ山５４上に螺着され、それにより、分割リング６２を拡張させる。
【００５０】
一例として、分割リング６２は、低圧タービンのシャフト２６の内壁４０に一致する曲率の丸い隅部を含む略正方形部分からなる周囲表面を有し、分割リング６２の拡張は、その隅部をシャフト２６の内側表面に対して徐々に軸受けさせる。その結果、シャフト２６に対してチューブ４２を中心合わせしやすくなる。
【００５１】
中心合わせ装置４８を係合する中央領域の直径よりも小さい直径を有するシャフトの領域をチューブ４２が通過するのを可能とするために、分割リング６２は、チューブ４２が低圧タービンのシャフト２６の内部に配置された後に取り付けられるのを必要とする。
【００５２】
したがって、分割リング６２の取り付けは、困難であることがわかり、分割リング６２が設置されてナット６４がシャフト２６の端部から少し離れてシャフト２６の内部に螺着されるのを可能とする特殊な工具の使用を必要とする。
【００５３】
さらに、上述した中心合わせ装置４８は、４０インチ、すなわち、約１メートル未満の直径のファンを有するエンジン等、小さいサイズのエンジンにおいて使用されるのを可能とするにはあまりにも大きすぎることがわかる。
【００５４】
これらの欠点を克服するために、本発明は、チューブ４２を低圧タービンのシャフト２６の内部に設置した上で使用するための収縮構造から、シャフト２６に対してチューブ４２を中心合わせするための展開構造まで、通過させることが可能であり、特殊な取り付け工具を必要とせずに、装置がまたコンパクト化され、その結果、小さいサイズのエンジンに適合する中心合わせ装置を提案する。
【００５５】
この目的のために、提案された中心合わせ装置は、温度変化の影響のもとで形状を変化させるために、一般に形状記憶材料と称される特定の材料の機能を利用した変形可能な手段を備える。
【００５６】
図２及び図３において示される本発明の第１の実施形態において、変形可能な手段は、例えばニチノールとしても公知であるニッケルとチタンとの合金等、単一の形状材料効果を有することができる形状記憶材料から作られているロッド６６である。
【００５７】
各ロッド６６は、略半径方向にあり又は半径に対して斜めに傾斜しており、例えば溶接又はろう付けによってチューブ４２の外側表面に固定された半径方向内側端部と、シャフト２６の内側表面４０に対して圧接されるために例えば鋼鉄等の一般材料からなる環状領域によって構成された軸受シュー６８を支持している半径方向外側端部とを有する。シュー６８は、溶接、ろう付けなどによって同様にロッド６６に固定されている。
【００５８】
図２において示される収縮構造において、シュー６８が互いに隣接してチューブ４２から短い距離において位置するように、ロッド６６の半径方向外側端部は、内側に湾曲しており、それにより、略連続的なリングを形成している。
【００５９】
図３において示される展開構造において、シャフト２６に対してチューブ４２を中心合わせするために、軸受シュー６８がチューブ４２から離隔され、低圧タービンのシャフト２６の内壁４０に対して圧接されるように、ロッド６６は直線状となる。
【００６０】
ロッド６６は、単一の形状記憶効果のために、それらの収縮構造から展開される。
【００６１】
ロッド６６は、最初に、材料がその後にオーステナイト相となるように、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度で、それらの展開位置に形成される。そして、中心合わせ装置６６、６８は、形状記憶材料がその後にマルテンサイト相となるように、軸受シュー６８を半径方向内側に押し込むことによって機械的に収縮される。これは、上述した転移温度Ｔｔよりも低い温度で行われる。
【００６２】
中心合わせ装置６６、６８は、チューブ４２がシャフト２６の外部にある状態でその後にチューブ４２に取り付けられることができ、チューブ４２は、その後にシャフト２６の内部に設置されることができる。
【００６３】
チューブ４２を中心合わせするために、例えばシャフト２６の内部に高温空気を吹き込むことにより、ロッドを形成する材料のオーステナイト相転移温度Ｔｔよりも高い温度まで中心合わせ装置のロッド６６の温度を上昇させるのをその後に満足させ、それにより、材料をオーステナイト相の状態にさせ、オーステナイト相の状態でそれらがトレーニングされた最初の形状に戻るまで単一の形状記憶効果によってロッド６６を変形させ、中心合わせ装置６６、６８が展開構造に対応する。
【００６４】
中心合わせ装置がタイミング悪く展開するといういかなるリスクも回避するために、ロッド６６を形成するために選択された形状記憶材料は、例えば１００℃を超える十分に高い転移温度Ｔｔを有するのが好ましい。
【００６５】
上述した装置は、シャフトの内壁を損傷するいかなるリスクもなしで、小さい内径を有するそれらのシャフトの領域を通過するのを可能とするために、その収縮位置において十分にコンパクトである。
【００６６】
装置はまた、小さい直径のエンジンにおけるリスクなしで使用されることができる。
【００６７】
図４及び図５は、加熱又は冷却することによって装置の展開及び収縮の双方を可能とするために、中心合わせ装置の変形可能な手段が、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＺｎＡｌ、ＣｕＡｌＢｅ、ＮｉＴｉの合金、又は実にＮｉＴｉＮｂタイプ等の二重の形状記憶効果を有することができる形状記憶材料から作られているリング７０を備える、本発明の第２の実施形態を示している。
【００６８】
二重の形状記憶効果を実現するために、リング７０は、最初に、一連の熱機械サイクルを含むトレーニング段階を受ける。熱機械サイクルは、交互に、この形状記憶材料がその後にマルテンサイト相となるように、オーステナイト相への形状記憶材料の転移温度Ｔｔ以下の温度で円形を有するように形成され、また、形状記憶材料がオーステナイト相となるように、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度で、シャフト２６の軸２５を含む平面７２内のリングを伸ばすことによって楕円形状にする。
【００６９】
そして、リング７０は、チューブ４２の周囲に取り付けられる。
【００７０】
図４は、収縮構造における装置を示している。リング７０は、チューブ４２を囲むために円形であり、シャフトについてのリスクなしで、シャフト２６の内壁によって与えられた狭窄部分をチューブ４２が通過するのを可能とするためにコンパクトな半径方向の構成を有する。
【００７１】
相転移が工業条件のもとで実現されるのを可能とするとともに、装置のタイミングが悪い収縮といういかなるリスクも回避するために、リング７０を構成する形状記憶材料は、約−９０℃から−５０℃の範囲にある負の転移温度Ｔｔを有する。
【００７２】
図４において示されるような収縮構造における装置の通過は、例えばシャフト２６内に容易に流し入れることができる液体窒素に装置を浸漬することにより、転移温度Ｔｔ以下まで冷却することによって引き起こされ得る。
【００７３】
図５は、展開構造における装置を示している。そして、リング７０は楕円形を有し、リングの延長平面７２の近くに位置する外側表面の２つの領域７４、７６がシャフト２６の内壁４０に対して圧接されるとともに、同様にシャフトの軸２５を含みリングの延長平面７２に対して垂直である平面８２の近くに位置する内側表面の他の２つの領域７８、８０がチューブ４２の外壁に対して圧接し続ける。
【００７４】
したがって、この構造は、チューブ４２がシャフト２６に対して中心合わせされるのを可能とする。
【００７５】
この構造における装置の通過は、例えば単に周囲温度に戻すことによって形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度まで装置を戻すことによって引き起こされ得る。
【００７６】
このようにして、装置は、望まれていない収縮といういかなるリスクもなしで、ターボジェットが動作する温度で引き続き展開されたままとされる。
【００７７】
二重の形状記憶効果の使用の有利性は、おそらく単に装置を冷却することによって例えば保守作業のために既にシャフト２６の内部に取り付けられるとともに中心合わせ装置が収縮されるという可能性にある。
【００７８】
変形例において、リング７０は、丸い頂点を有する多角形である展開構造、又は、チューブ４２がリング７０のある内部の部分に対して圧接され続けるのも可能とするとともに、リング７０のある外部の部分がシャフト２６の内側表面４０に対して軸受けするのを可能とするように適合した任意の等価形状である展開構造を有してもよい。
【００７９】
図６及び図７において示される第３の実施形態において、変形可能な手段は、二重の形状記憶効果を有するように適合した形状記憶材料からなるプレート８４を備える。プレートは、リング８６と軸受シュー８８との間に介装されている。
【００８０】
例えば鋼鉄等の一般の材料から作られているリング８６は、その外側表面に形成され且つリングの軸２５の周囲に規則的に分散配置された窪み部分又はカップ９０を含む。例えば、これらのカップ９０は４つある。
【００８１】
一例として、各カップ９０は、平坦な底部を有する裁頭円錐状であり、軸受シュー８８とカップ９０の底部との間に介装され且つ形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度にさらされた軸受シュー８８を半径方向外側に押し込むように構成された形状記憶材料からなるプレート８４とともに、例えばリング８６のものと類似の材料から作られた略相補的な形状からなる軸受シュー８８を収容し、且つ、転移温度Ｔｔよりも低い温度にさらされたカップ９０内へと軸受シュー８８を半径方向内側に収縮させるように設計されている。
【００８２】
二重の形状記憶効果を実現するために、プレート８４は、最初に、一連の熱機械サイクルを含むトレーニング段階を受ける。熱機械サイクルにおいて、各プレート８４は、交互に、この形状記憶材料がその後にマルテンサイト相となるように、オーステナイト相への形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも低い温度で平坦形状を有するように形成され、また、形状記憶材料がその後にオーステナイト相となるように、転移温度Ｔｔよりも高い温度で弧状を有するように形成される。
【００８３】
その後、プレート８４は、各プレート８４の両端部９２が、例えば、ろう付け、溶接などにより、対応するカップ９０の底部に固定されるとともに、各プレート８４の半径方向外側表面の中央領域９４が、同様にしてろう付け、溶接などにより、対応する軸受シュー８８の半径方向内側表面９６に固定されるように、軸受シュー８８とリング８６内のカップ９０の底部との間に設置され得る。
【００８４】
図６は、収縮構造における装置を示している。軸受シュー８８がシャフト２６の内側表面と接触せず、装置の半径方向のサイズが可能な限り小さいように、プレート８４は平坦形状である。示された具体的な例において、各軸受シュー８８の半径方向外側表面９８は、リング８６の外側表面１００と同一平面である。
【００８５】
先の例のように、装置のタイミングが悪い収縮といういかなるリスクも回避するために、使用される形状記憶材料は、約−９０℃から−５０℃の範囲にある負の転移温度Ｔｔを有し、図６において示されるような収縮構造における装置の通過は、液体窒素や同種のものに装置を浸漬することによって引き起こされる。
【００８６】
図７は、展開構造における装置を示している。プレート８４は弧状であり、各軸受シュー８８の半径方向外側表面９８は、チューブ４２を中心合わせするために、シャフト２６の内側表面４０に対して軸受けする。
【００８７】
先の例のように、この構造における装置の通過は、周囲温度に戻すことによって引き起こされ得る。
【００８８】
上述した３つの実施形態は、幾何的形状の観点及び単一又は二重の形状記憶効果の観点の双方から、限定されない本発明の例として与えられる。
【００８９】
特に、第２及び第３の実施形態において述べられた二重の形状記憶効果のタイプは、例えば容易に保守作業を行うため等、可逆性に関して上述した利点を享受するために、第１の実施形態の形状と組み合わせられてもよい。当然、これは、上述したものと類似であるロッドについてのトレーニング段階を必要とする。
【００９０】
本発明は、特に専らターボ機械タービンの中空シャフトにおける「センターベント」チューブの中心合わせのみではなく、チューブ又は中空シャフトの内部の任意の部品の中心合わせに応用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１０ ターボジェット
１２ ファン
１４ 低圧コンプレッサ
１６ 高圧コンプレッサ
１８ 環状空間
２０ 高圧タービン
２２ 低圧タービン
２４ 排気ケーシング
２５ 軸
２６、３２ シャフト
２８、３０、３４、３６ 軸受
３８ ダクト
４０ 内側表面
４２ チューブ
４８ 中心合わせ装置
５０ リング
５２ 外側環状突起
５４ 外側ネジ山
５６ 下流端部
５８ 裁頭円錐状外壁
６０ 上流端部
６２ 弾性分割リング
６４ ナット
６６ ロッド
６８、８８ 軸受シュー
７０ リング
７２、８２ 平面
７４、７６、７８、８０ 領域
８４ プレート
８６ リング
９０ カップ
９２ 端部
９４ 中央領域
９６ 半径方向内側表面
９８ 半径方向外側表面
１００ 外側表面
Ｔｔ 転移温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、航空機ターボジェット等のターボ機械におけるシャフト内部の部品の中心合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイパスターボジェットにおいて、低圧タービンのシャフトは、中空であり、且つ、油を含んだ空気流をターボジェットの下流端部に向かって排出するために、低圧ロータを支持する軸受部を外部の大気に連絡する役目を果たす、一般に「センターベント（ｃｅｎｔｅｒ ｖｅｎｔ）」チューブと称されるチューブを含むことがある。
【０００３】
一般に、このチューブは、ロータシャフトの全長にわたって延在しており、その端部は、強制的にシャフトとともに回転する。
【０００４】
チューブは、その長い長さ及び比較的薄い壁を鑑みて、従来からシャフトの内壁に対して軸受けする手段を含む１つ以上の中心合わせリングによって支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２１０９５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それにもかかわらず、ターボジェットの動的挙動を改善するために、一般に、低圧コンプレッサシャフトは、変動する内径を有し、そのために肩部又は狭窄部を有する。
【０００７】
中心合わせリングがシャフトの端部から少し離れてシャフトの内部に設置されるのを可能とするために、中心合わせリングは、シャフトの内面においてこれらの肩部又は狭窄部を通過することができなければならない。
【０００８】
この目的のために、知られている中心合わせリングは、一般に、ネジ及び拡張器を備えるタイプのシステムを用いて無理に取り付けられるが、これは、リングの誤配置を引き起こし、シャフトの内面を損傷する可能性がある。
【０００９】
さらに、そのようなリングの取り付けは、比較的高価である特殊な工具を必要とする。
【００１０】
さらにまた、知られている中心合わせリングは、典型的には、４０インチ、すなわち、約１メートル未満の直径のファンを有するジェット機等、小さいサイズのターボジェットにおける使用に適合させるにはあまりにも大きすぎる。
【００１１】
独国特許出願公開第１０２１０９５４号明細書は、回転せず且つ回転シャフトに固定されたディスクを収容する円筒状ケージを備えるエンジン装置について記述している。ケージは、スポークを加熱して連続的に縮めるように電気が連続してスポークを流れる状態で、形状記憶材料からなるスポークによって支持されており、これにより、ディスクをケージの内部で周回させ、ディスクに固定されたシャフトを回転駆動させる。
【００１２】
本発明の特有の目的は、先行技術の欠点を回避するのを可能とする、簡便で、安価で、且つ、実効的な上述した問題に対する解決策を提供することである。
【００１３】
本発明の特有の目的は、配置用の特殊な工具を必要とせず、シャフトが損傷するリスクがなく、また、小さいサイズのターボジェットにおける使用にも適している、シャフトの内部のチューブ等の部品の中心合わせ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的のために、本発明は、部品と中空シャフトとの間に介装され且つシャフトの内側表面に対して軸受けする軸受部材を含む変形可能な手段を備え、軸受部材が、シャフトの内部に移動可能とするようにシャフトの内側表面から離隔されるように適合している、特にターボ機械における中空シャフトの内部の部品の中心合わせ装置であって、変形可能な手段が、材料が所定温度にさらされた場合に、シャフトの内側表面に対して軸受部材を圧接するように又は内側表面から軸受部材を離隔するように適合した形状記憶材料から少なくとも一部が作られていることを特徴とする、装置を提供する。
【００１５】
単に温度変化の結果として、本発明の装置は、装置がシャフトの内部に位置する部品の周囲にコンパクト化する位置である、軸受部材が収縮する位置から軸受部材が展開する位置まで装置が移動することができ、その結果、部品がシャフトの内壁に対して中心合わせされるのを可能とする。
【００１６】
本発明の第１の実施形態において、変形可能な手段は、転移温度Ｔｔよりも高い温度まで加熱される場合に、単一の形状記憶効果により、形状記憶材料の変形によってシャフトに対して軸受部材を圧接するのをそれ以降可能とするように、最初に、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度で、シャフトに対して軸受けする位置に形成され、その後、転移温度Ｔｔよりも低い温度で、機械的応力のもとに収縮される。
【００１７】
本発明の装置は、その収縮構造において半径方向にコンパクトであることから、容易にシャフトに挿入され、内壁のいかなる狭窄部又は肩部も通過することができる。
【００１８】
いったん装置が適所に配置されると、必要とされる装置とのいかなる機械的接触もなく、単に加熱することによって部品を中心合わせするために、その軸受部材は、シャフトに対して展開され得る。
【００１９】
好ましくは、形状記憶材料の転移温度Ｔｔは、１００℃よりも高い。
【００２０】
そのような転移温度は、装置がタイミング悪く展開するといういかなるリスクも最小化するのに役立つ。
【００２１】
本発明の第２の実施形態において、変形可能な手段は、転移温度Ｔｔよりも高い温度まで加熱されて変形した形状記憶材料により、中空シャフトに対して軸受部材を圧接し、転移温度Ｔｔよりも低い温度まで冷却されて変形した形状記憶材料により、軸受部材を収縮させるようにそれ以降適合するように、最初に、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度で展開位置に順次形成され、その後、転移温度Ｔｔよりも低い温度で収縮位置に順次形成されるような熱機械サイクルを受ける。
【００２２】
この第２の実施形態は、熱機械サイクルから作られるトレーニング段階を必要とする二重の形状記憶効果の実現をあてにし、例えば保守作業のために、装置の最初の取り付けのみならずその取り外しも容易としてより信頼性があるように、単に温度を変えることによって軸受部材を収縮及び展開するのを可能とする。
【００２３】
好ましくは、転移温度Ｔｔは、−９０℃から−５０℃の範囲にある。
【００２４】
そのような転移温度は、航空機が作動する通常温度よりも低く、その結果、例えば液体窒素等の従来の冷却手段の使用を可能としながら、装置のタイミングの悪い収縮を回避するのを可能とする。
【００２５】
部品は、シャフトを支持して案内する軸受部を外部の大気に連絡する役目を果たす、「センターベント」チューブと称されることもある通気ダクト等のチューブであってもよい。
【００２６】
第１の実施形態において、変形可能な手段は、形状記憶材料からなるロッドを備え、各ロッドは、チューブの外側表面に固定された半径方向内側端部と、シャフトの内側表面に対して軸受けする軸受シューを支持する半径方向外側端部とを有し、各ロッドの半径方向外側端部は、対応する軸受シューをシャフトの内側表面から遠ざけるために、形状記憶材料の変形によって半径方向内側に湾曲するように適合している。
【００２７】
本装置の構造は、装置を極めて軽量化し、市場においてありふれた形状記憶材料のロッドを使用するのを可能とする。
【００２８】
有利には、各軸受シューは、一連の軸受シューとともに展開位置にある場合にシャフトの内側表面の形状に一致し、且つ、収縮位置にある場合にチューブを囲む略連続的なリングを形成するように適合したリングセクタ状である。
【００２９】
この構造は、半径方向の範囲を最小化しながら、装置の中心合わせ能力を最適化するのに役立つ。
【００３０】
第２の実施形態において、変形可能な手段は、チューブの周囲に取り付けられた形状記憶材料からなり、且つ、チューブを中心合わせするために、形状記憶材料の内側表面の部分がチューブの外側表面に対して軸受けし且つ形状記憶材料の外側表面の部分がシャフトの内側表面に対して軸受けするように、形状記憶材料の変形によって楕円形又は多角形の形状を取り得るリングを備える。
【００３１】
リングは、装置が特に摩耗に対する耐性に長けているように、変形可能な手段及び軸受部材の双方としての役目を果たす。
【００３２】
第３の実施形態において、変形可能な手段は、チューブの周囲に取り付けられ且つリングの周囲に分散配置された形状記憶材料からなるプレートを含むリングを備え、各プレートは、リングの外側表面と軸受シューとの間に介装され、チューブを中心合わせするために、プレートの端部がリングの外側表面に対して軸受けし且つプレートの中央部分が軸受シューをシャフトの内側表面に対して半径方向外側に圧接するような形状記憶材料の変形によって弧状に湾曲可能である。
【００３３】
この構造は、形状的に簡便な変形のみを使用しながら、使用される形状記憶材料の量を制限するのに役立ち、その結果、形状記憶材料の事前のトレーニング段階を大幅に容易とする。
【００３４】
有利には、リングは、その外側表面に、形状記憶材料からなるプレートを有し且つ軸受シューが窪み部分中にある窪み部分を含む。軸受シューは、それぞれ、収縮位置にある場合にリングの外側表面と同一平面である半径方向外側表面を有するのが好ましい。
【００３５】
この構造は、半径方向のサイズを最小化する。
【００３６】
本発明はまた、上述したタイプの中心合わせ装置を少なくとも１つ含むことを特徴とする、航空機ターボジェット等のターボ機械を提供する。
【００３７】
添付図面を参照しながら、限定されない例の目的でなされた以下の記述を読むことにより、本発明は、より良好に理解されることができ、その他の詳細、利点、及び特徴は、より明確に現れる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１ａ】知られているタイプのターボ機械の軸方向概略断面図である。
【図１ｂ】図１ａの詳細Ｉａの拡大図である。
【図２】収縮位置において示された本発明の第１の実施形態を構成する中心合わせ装置を含むターボ機械における低圧コンプレッサシャフトの断片的な大縮尺概略断面図である。
【図３】展開位置において示された本発明の第１の実施形態を構成する中心合わせ装置を含むターボ機械における低圧コンプレッサシャフトの断片的な大縮尺概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を構成する中心合わせ装置を示す図２と同様の図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を構成する中心合わせ装置を示す図３と同様の図である。
【図６】本発明の第３の実施形態を構成する中心合わせ装置を示す図２と同様の図である。
【図７】本発明の第３の実施形態を構成する中心合わせ装置を示す図３と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１ａは、基本的に上流から下流にかけて、ファン１２と、低圧コンプレッサ１４と、高圧コンプレッサ１６と、環状空間１８内に延在している燃焼チャンバと、高圧タービン２０と、低圧タービン２２と、排気ケーシング２４とを備える知られているタイプの航空機バイパスターボジェット１０を示している。
【００４０】
動作中において、低圧タービン２２のロータは、知られている方法で、ターボジェットの軸２５まわりにシャフト２６を回転駆動する。軸は、２つの軸受２８、３０によって下流に案内され、それ自体が２つの軸受３４、３６によって案内されてファン１２及び低圧コンプレッサ１４に接続されているシャフト３２によって上流部を囲まれている。低圧タービン２２のシャフト２６は、ファン１２及び低圧コンプレッサ１４が回転駆動されるのを可能とするために、ファン１２及び低圧コンプレッサ１４のシャフト３２とともに回転するように拘束されている。
【００４１】
低圧タービンのシャフト２６は、低圧コンプレッサ１４から低圧タービン２２まで延在しており、排気ケーシング２４によって支持された下流端部を有するダクト３８によって下流に延伸されている。
【００４２】
低圧タービンのシャフト２６は、中空であり、ターボジェットの動的性能を最適化するように形成された内側表面４０を有する。
【００４３】
ターボジェット１０は、上流の軸受３４、３６及び下流の軸受２８、３０を外部の大気に連絡するように低圧タービンのシャフト２６の内部に収容された、「センターベント」と称されることもあるチューブ４２を含む。
【００４４】
チューブ４２は、その上流端部において低圧タービンのシャフト２６とともに、その下流端部においてシャフト２６に固定されたダクト３８とともに回転するように拘束されている。
【００４５】
チューブ４２は、その長さ及び低い剛性のために、その比較的薄い壁を鑑みると、低圧タービンのシャフト２６の内部で湾曲するリスクを有し、そのような湾曲は、ターボジェット１０の性能を悪化させる不均衡をもたらす可能性がある。
【００４６】
湾曲のリスクを回避するために、チューブ４２は、シャフト２６の内部でチューブ４２を中心合わせするために、チューブの端部から略同等の距離において、チューブ４２の中央領域に位置している知られているタイプの中心合わせ装置４８を支持している。
【００４７】
図１ｂにおいて示されるように、中心合わせ装置４８は、チューブ４２の壁の外側環状突起５２まわりに取り付けられたリング５０を備え、このリング５０は、その下流端部５６における外側ネジ山５４と、その上流端部６０における裁頭円錐状外壁５８とを有し、下流に向かって先細りしている断面からなる。
【００４８】
截頭円錐状内壁を有する弾性分割リング６２は、リング５０の截頭円錐状壁５８の周囲に取り付けられ、リングのネジ山５４と一致した内側ネジ山を有するナット６４によって軸方向に保持されている。
【００４９】
弾性分割リング６２は、ナット６４がない場合に、下流端部５６からリング５０の周囲で摺動することによって取り付けられ、その後、リング５０の截頭円錐状外壁５８の周囲で分割リング６２を上流に向かって進めるように、ナット６４がリング５０の外側ネジ山５４上に螺着され、それにより、分割リング６２を拡張させる。
【００５０】
一例として、分割リング６２は、低圧タービンのシャフト２６の内壁４０に一致する曲率の丸い隅部を含む略正方形部分からなる周囲表面を有し、分割リング６２の拡張は、その隅部をシャフト２６の内側表面に対して徐々に軸受けさせる。その結果、シャフト２６に対してチューブ４２を中心合わせしやすくなる。
【００５１】
中心合わせ装置４８を係合する中央領域の直径よりも小さい直径を有するシャフトの領域をチューブ４２が通過するのを可能とするために、分割リング６２は、チューブ４２が低圧タービンのシャフト２６の内部に配置された後に取り付けられるのを必要とする。
【００５２】
したがって、分割リング６２の取り付けは、困難であることがわかり、分割リング６２が設置されてナット６４がシャフト２６の端部から少し離れてシャフト２６の内部に螺着されるのを可能とする特殊な工具の使用を必要とする。
【００５３】
さらに、上述した中心合わせ装置４８は、４０インチ、すなわち、約１メートル未満の直径のファンを有するエンジン等、小さいサイズのエンジンにおいて使用されるのを可能とするにはあまりにも大きすぎることがわかる。
【００５４】
これらの欠点を克服するために、本発明は、チューブ４２を低圧タービンのシャフト２６の内部に設置した上で使用するための収縮構造から、シャフト２６に対してチューブ４２を中心合わせするための展開構造まで、通過させることが可能であり、特殊な取り付け工具を必要とせずに、装置がまたコンパクト化され、その結果、小さいサイズのエンジンに適合する中心合わせ装置を提案する。
【００５５】
この目的のために、提案された中心合わせ装置は、温度変化の影響のもとで形状を変化させるために、一般に形状記憶材料と称される特定の材料の機能を利用した変形可能な手段を備える。
【００５６】
図２及び図３において示される本発明の第１の実施形態において、変形可能な手段は、例えばニチノールとしても公知であるニッケルとチタンとの合金等、単一の形状材料効果を有することができる形状記憶材料から作られているロッド６６である。
【００５７】
各ロッド６６は、略半径方向にあり又は半径に対して斜めに傾斜しており、例えば溶接又はろう付けによってチューブ４２の外側表面に固定された半径方向内側端部と、シャフト２６の内側表面４０に対して圧接されるために例えば鋼鉄等の一般材料からなる環状領域によって構成された軸受シュー６８を支持している半径方向外側端部とを有する。シュー６８は、溶接、ろう付けなどによって同様にロッド６６に固定されている。
【００５８】
図２において示される収縮構造において、シュー６８が互いに隣接してチューブ４２から短い距離において位置するように、ロッド６６の半径方向外側端部は、内側に湾曲しており、それにより、略連続的なリングを形成している。
【００５９】
図３において示される展開構造において、シャフト２６に対してチューブ４２を中心合わせするために、軸受シュー６８がチューブ４２から離隔され、低圧タービンのシャフト２６の内壁４０に対して圧接されるように、ロッド６６は直線状となる。
【００６０】
ロッド６６は、単一の形状記憶効果のために、それらの収縮構造から展開される。
【００６１】
ロッド６６は、最初に、材料がその後にオーステナイト相となるように、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度で、それらの展開位置に形成される。そして、中心合わせ装置６６、６８は、形状記憶材料がその後にマルテンサイト相となるように、軸受シュー６８を半径方向内側に押し込むことによって機械的に収縮される。これは、上述した転移温度Ｔｔよりも低い温度で行われる。
【００６２】
中心合わせ装置６６、６８は、チューブ４２がシャフト２６の外部にある状態でその後にチューブ４２に取り付けられることができ、チューブ４２は、その後にシャフト２６の内部に設置されることができる。
【００６３】
チューブ４２を中心合わせするために、例えばシャフト２６の内部に高温空気を吹き込むことにより、ロッドを形成する材料のオーステナイト相転移温度Ｔｔよりも高い温度まで中心合わせ装置のロッド６６の温度を上昇させるのをその後に満足させ、それにより、材料をオーステナイト相の状態にさせ、オーステナイト相の状態でそれらがトレーニングされた最初の形状に戻るまで単一の形状記憶効果によってロッド６６を変形させ、中心合わせ装置６６、６８が展開構造に対応する。
【００６４】
中心合わせ装置がタイミング悪く展開するといういかなるリスクも回避するために、ロッド６６を形成するために選択された形状記憶材料は、例えば１００℃を超える十分に高い転移温度Ｔｔを有するのが好ましい。
【００６５】
上述した装置は、シャフトの内壁を損傷するいかなるリスクもなしで、小さい内径を有するそれらのシャフトの領域を通過するのを可能とするために、その収縮位置において十分にコンパクトである。
【００６６】
装置はまた、小さい直径のエンジンにおけるリスクなしで使用されることができる。
【００６７】
図４及び図５は、加熱又は冷却することによって装置の展開及び収縮の双方を可能とするために、中心合わせ装置の変形可能な手段が、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＺｎＡｌ、ＣｕＡｌＢｅ、ＮｉＴｉの合金、又は実にＮｉＴｉＮｂタイプ等の二重の形状記憶効果を有することができる形状記憶材料から作られているリング７０を備える、本発明の第２の実施形態を示している。
【００６８】
二重の形状記憶効果を実現するために、リング７０は、最初に、一連の熱機械サイクルを含むトレーニング段階を受ける。熱機械サイクルは、交互に、この形状記憶材料がその後にマルテンサイト相となるように、オーステナイト相への形状記憶材料の転移温度Ｔｔ以下の温度で円形を有するように形成され、また、形状記憶材料がオーステナイト相となるように、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度で、シャフト２６の軸２５を含む平面７２内のリングを伸ばすことによって楕円形状にする。
【００６９】
そして、リング７０は、チューブ４２の周囲に取り付けられる。
【００７０】
図４は、収縮構造における装置を示している。リング７０は、チューブ４２を囲むために円形であり、シャフトについてのリスクなしで、シャフト２６の内壁によって与えられた狭窄部分をチューブ４２が通過するのを可能とするためにコンパクトな半径方向の構成を有する。
【００７１】
相転移が工業条件のもとで実現されるのを可能とするとともに、装置のタイミングが悪い収縮といういかなるリスクも回避するために、リング７０を構成する形状記憶材料は、約−９０℃から−５０℃の範囲にある負の転移温度Ｔｔを有する。
【００７２】
図４において示されるような収縮構造における装置の通過は、例えばシャフト２６内に容易に流し入れることができる液体窒素に装置を浸漬することにより、転移温度Ｔｔ以下まで冷却することによって引き起こされ得る。
【００７３】
図５は、展開構造における装置を示している。そして、リング７０は楕円形を有し、リングの延長平面７２の近くに位置する外側表面の２つの領域７４、７６がシャフト２６の内壁４０に対して圧接されるとともに、同様にシャフトの軸２５を含みリングの延長平面７２に対して垂直である平面８２の近くに位置する内側表面の他の２つの領域７８、８０がチューブ４２の外壁に対して圧接し続ける。
【００７４】
したがって、この構造は、チューブ４２がシャフト２６に対して中心合わせされるのを可能とする。
【００７５】
この構造における装置の通過は、例えば単に周囲温度に戻すことによって形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度まで装置を戻すことによって引き起こされ得る。
【００７６】
このようにして、装置は、望まれていない収縮といういかなるリスクもなしで、ターボジェットが動作する温度で引き続き展開されたままとされる。
【００７７】
二重の形状記憶効果の使用の有利性は、おそらく単に装置を冷却することによって例えば保守作業のために既にシャフト２６の内部に取り付けられるとともに中心合わせ装置が収縮されるという可能性にある。
【００７８】
変形例において、リング７０は、丸い頂点を有する多角形である展開構造、又は、チューブ４２がリング７０のある内部の部分に対して圧接され続けるのも可能とするとともに、リング７０のある外部の部分がシャフト２６の内側表面４０に対して軸受けするのを可能とするように適合した任意の等価形状である展開構造を有してもよい。
【００７９】
図６及び図７において示される第３の実施形態において、変形可能な手段は、二重の形状記憶効果を有するように適合した形状記憶材料からなるプレート８４を備える。プレートは、リング８６と軸受シュー８８との間に介装されている。
【００８０】
例えば鋼鉄等の一般の材料から作られているリング８６は、その外側表面に形成され且つリングの軸２５の周囲に規則的に分散配置された窪み部分又はカップ９０を含む。例えば、これらのカップ９０は４つある。
【００８１】
一例として、各カップ９０は、平坦な底部を有する裁頭円錐状であり、軸受シュー８８とカップ９０の底部との間に介装され且つ形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度にさらされた軸受シュー８８を半径方向外側に押し込むように構成された形状記憶材料からなるプレート８４とともに、例えばリング８６のものと類似の材料から作られた略相補的な形状からなる軸受シュー８８を収容し、且つ、転移温度Ｔｔよりも低い温度にさらされたカップ９０内へと軸受シュー８８を半径方向内側に収縮させるように設計されている。
【００８２】
二重の形状記憶効果を実現するために、プレート８４は、最初に、一連の熱機械サイクルを含むトレーニング段階を受ける。熱機械サイクルにおいて、各プレート８４は、交互に、この形状記憶材料がその後にマルテンサイト相となるように、オーステナイト相への形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも低い温度で平坦形状を有するように形成され、また、形状記憶材料がその後にオーステナイト相となるように、転移温度Ｔｔよりも高い温度で弧状を有するように形成される。
【００８３】
その後、プレート８４は、各プレート８４の両端部９２が、例えば、ろう付け、溶接などにより、対応するカップ９０の底部に固定されるとともに、各プレート８４の半径方向外側表面の中央領域９４が、同様にしてろう付け、溶接などにより、対応する軸受シュー８８の半径方向内側表面９６に固定されるように、軸受シュー８８とリング８６内のカップ９０の底部との間に設置され得る。
【００８４】
図６は、収縮構造における装置を示している。軸受シュー８８がシャフト２６の内側表面と接触せず、装置の半径方向のサイズが可能な限り小さいように、プレート８４は平坦形状である。示された具体的な例において、各軸受シュー８８の半径方向外側表面９８は、リング８６の外側表面１００と同一平面である。
【００８５】
先の例のように、装置のタイミングが悪い収縮といういかなるリスクも回避するために、使用される形状記憶材料は、約−９０℃から−５０℃の範囲にある負の転移温度Ｔｔを有し、図６において示されるような収縮構造における装置の通過は、液体窒素や同種のものに装置を浸漬することによって引き起こされる。
【００８６】
図７は、展開構造における装置を示している。プレート８４は弧状であり、各軸受シュー８８の半径方向外側表面９８は、チューブ４２を中心合わせするために、シャフト２６の内側表面４０に対して軸受けする。
【００８７】
先の例のように、この構造における装置の通過は、周囲温度に戻すことによって引き起こされ得る。
【００８８】
上述した３つの実施形態は、幾何的形状の観点及び単一又は二重の形状記憶効果の観点の双方から、限定されない本発明の例として与えられる。
【００８９】
特に、第２及び第３の実施形態において述べられた二重の形状記憶効果のタイプは、例えば容易に保守作業を行うため等、可逆性に関して上述した利点を享受するために、第１の実施形態の形状と組み合わせられてもよい。当然、これは、上述したものと類似であるロッドについてのトレーニング段階を必要とする。
【００９０】
本発明は、特に専らターボ機械タービンの中空シャフトにおける「センターベント」チューブの中心合わせのみではなく、チューブ又は中空シャフトの内部の任意の部品の中心合わせに応用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１０ ターボジェット
１２ ファン
１４ 低圧コンプレッサ
１６ 高圧コンプレッサ
１８ 環状空間
２０ 高圧タービン
２２ 低圧タービン
２４ 排気ケーシング
２５ 軸
２６、３２ シャフト
２８、３０、３４、３６ 軸受
３８ ダクト
４０ 内側表面
４２ チューブ
４８ 中心合わせ装置
５０ リング
５２ 外側環状突起
５４ 外側ネジ山
５６ 下流端部
５８ 裁頭円錐状外壁
６０ 上流端部
６２ 弾性分割リング
６４ ナット
６６ ロッド
６８、８８ 軸受シュー
７０ リング
７２、８２ 平面
７４、７６、７８、８０ 領域
８４ プレート
８６ リング
９０ カップ
９２ 端部
９４ 中央領域
９６ 半径方向内側表面
９８ 半径方向外側表面
１００ 外側表面
Ｔｔ 転移温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品（４２）と中空シャフト（２６）との間に介装され且つシャフト（２６）の内側表面（４０）に対して軸受けする軸受部材（６８、７０、８８）を含む変形可能な手段（６６、７０、８４）を備え、軸受部材が、シャフトの内部に移動可能とするようにシャフトの内側表面から離隔されるように適合している、特にターボ機械（１０）における中空シャフト（２６）の内部の部品（４２）の中心合わせ装置（６６、６８、７０、８４、８６、８８）であって、変形可能な手段（６６、７０、８４）が、材料が所定温度にさらされた場合に、シャフト（２６）の内側表面（４０）に対して軸受部材（６８、７０、８８）を圧接するように又は内側表面から軸受部材を離隔するように適合した形状記憶材料から少なくとも一部が作られていることを特徴とする、装置。
【請求項２】
変形可能な手段（６６）が、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度まで加熱される場合に、単一の形状記憶効果により、形状記憶材料の変形によってシャフト（２６）に対して軸受部材（６８）を圧接するのをそれ以降可能とするように、最初に、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度で、シャフト（２６）に対して軸受けする位置に形成され、その後、転移温度Ｔｔよりも低い温度で、機械的応力のもとに収縮されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
形状記憶材料の転移温度Ｔｔが、１００℃よりも高いことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
変形可能な手段（７０、８４）が、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度まで加熱されて変形した形状記憶材料により、中空シャフト（２６）に対して軸受部材（７０、８８）を圧接し、転移温度Ｔｔよりも低い温度まで冷却されて変形した形状記憶材料により、軸受部材（７０、８８）を収縮させるようにそれ以降適合するように、最初に、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度で展開位置に順次形成され、その後、転移温度Ｔｔよりも低い温度で収縮位置に順次形成されるような熱機械サイクルを受けることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
転移温度Ｔｔが、−９０℃から−５０℃の範囲にあることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
部品が、通気ダクト等のチューブ（４２）であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
変形可能な手段が、形状記憶材料からなるロッド（６６）を備え、各ロッドが、チューブ（４２）の外側表面に固定された半径方向内側端部と、シャフト（２６）の内側表面（４０）に対して軸受けする軸受シュー（６８）を支持する半径方向外側端部とを有し、各ロッド（６６）の半径方向外側端部が、対応する軸受シュー（６８）をシャフト（２６）の内側表面（４０）から遠ざけるために、形状記憶材料の変形によって半径方向内側に湾曲するように適合していることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
各軸受シュー（６８）が、一連の軸受シュー（６８）とともに展開位置にある場合にシャフト（２６）の内側表面（４０）の形状に一致し、且つ、収縮位置にある場合にチューブ（４２）を囲む略連続的なリングを形成するように適合したリングセクタ状であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
変形可能な手段が、チューブ（４２）の周囲に取り付けられた形状記憶材料からなり、且つ、チューブ（４２）を中心合わせするために、内側表面の部分（７８、８０）がチューブ（４２）の外側表面に対して軸受けし且つ外側表面の部分（７４、７６）がシャフト（２６）の内側表面（４０）に対して軸受けするように、形状記憶材料の変形によって楕円形又は多角形の形状を取り得るリング（７０）を備えることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
変形可能な手段が、チューブ（４２）の周囲に取り付けられ且つリング（８６）の周囲に分散配置された形状記憶材料からなるプレート（８４）を含むリング（８６）を備え、各プレート（８４）が、リング（８６）の外側表面と軸受シュー（８８）との間に介装され、チューブ（４２）を中心合わせするために、プレート（８４）の端部（９２）がリング（８６）の外側表面に対して軸受けし且つプレートの中央部分（９４）が軸受シュー（８８）をシャフト（２６）の内側表面（４０）に対して半径方向外側に圧接するような形状記憶材料の変形によって弧状に湾曲可能であることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
リング（８６）が、その外側表面（１００）に、形状記憶材料からなるプレート（８４）を有し且つ軸受シュー（８８）が窪み部分（９０）の中にある窪み部分（９０）を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
軸受シュー（８８）が、それぞれ、収縮位置にある場合にリングの外側表面（１００）と同一平面である半径方向外側表面（９８）を有することを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のタイプの少なくとも１つの中心合わせ装置を含むことを特徴とする、航空機ターボジェット等のターボ機械（１０）。
【請求項１】
部品（４２）と中空シャフト（２６）との間に介装され且つシャフト（２６）の内側表面（４０）に対して軸受けする軸受部材（６８、７０、８８）を含む変形可能な手段（６６、７０、８４）を備え、軸受部材が、シャフトの内部に移動可能とするようにシャフトの内側表面から離隔されるように適合している、特にターボ機械（１０）における中空シャフト（２６）の内部の部品（４２）の中心合わせ装置（６６、６８、７０、８４、８６、８８）であって、変形可能な手段（６６、７０、８４）が、材料が所定温度にさらされた場合に、シャフト（２６）の内側表面（４０）に対して軸受部材（６８、７０、８８）を圧接するように又は内側表面から軸受部材を離隔するように適合した形状記憶材料から少なくとも一部が作られていることを特徴とする、装置。
【請求項２】
変形可能な手段（６６）が、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度まで加熱される場合に、単一の形状記憶効果により、形状記憶材料の変形によってシャフト（２６）に対して軸受部材（６８）を圧接するのをそれ以降可能とするように、最初に、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度で、シャフト（２６）に対して軸受けする位置に形成され、その後、転移温度Ｔｔよりも低い温度で、機械的応力のもとに収縮されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
形状記憶材料の転移温度Ｔｔが、１００℃よりも高いことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
変形可能な手段（７０、８４）が、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度まで加熱されて変形した形状記憶材料により、中空シャフト（２６）に対して軸受部材（７０、８８）を圧接し、転移温度Ｔｔよりも低い温度まで冷却されて変形した形状記憶材料により、軸受部材（７０、８８）を収縮させるようにそれ以降適合するように、最初に、形状記憶材料の転移温度Ｔｔよりも高い温度で展開位置に順次形成され、その後、転移温度Ｔｔよりも低い温度で収縮位置に順次形成されるような熱機械サイクルを受けることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
転移温度Ｔｔが、−９０℃から−５０℃の範囲にあることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
部品が、通気ダクト等のチューブ（４２）であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
変形可能な手段が、形状記憶材料からなるロッド（６６）を備え、各ロッドが、チューブ（４２）の外側表面に固定された半径方向内側端部と、シャフト（２６）の内側表面（４０）に対して軸受けする軸受シュー（６８）を支持する半径方向外側端部とを有し、各ロッド（６６）の半径方向外側端部が、対応する軸受シュー（６８）をシャフト（２６）の内側表面（４０）から遠ざけるために、形状記憶材料の変形によって半径方向内側に湾曲するように適合していることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
各軸受シュー（６８）が、一連の軸受シュー（６８）とともに展開位置にある場合にシャフト（２６）の内側表面（４０）の形状に一致し、且つ、収縮位置にある場合にチューブ（４２）を囲む略連続的なリングを形成するように適合したリングセクタ状であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
変形可能な手段が、チューブ（４２）の周囲に取り付けられた形状記憶材料からなり、且つ、チューブ（４２）を中心合わせするために、内側表面の部分（７８、８０）がチューブ（４２）の外側表面に対して軸受けし且つ外側表面の部分（７４、７６）がシャフト（２６）の内側表面（４０）に対して軸受けするように、形状記憶材料の変形によって楕円形又は多角形の形状を取り得るリング（７０）を備えることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
変形可能な手段が、チューブ（４２）の周囲に取り付けられ且つリング（８６）の周囲に分散配置された形状記憶材料からなるプレート（８４）を含むリング（８６）を備え、各プレート（８４）が、リング（８６）の外側表面と軸受シュー（８８）との間に介装され、チューブ（４２）を中心合わせするために、プレート（８４）の端部（９２）がリング（８６）の外側表面に対して軸受けし且つプレートの中央部分（９４）が軸受シュー（８８）をシャフト（２６）の内側表面（４０）に対して半径方向外側に圧接するような形状記憶材料の変形によって弧状に湾曲可能であることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
リング（８６）が、その外側表面（１００）に、形状記憶材料からなるプレート（８４）を有し且つ軸受シュー（８８）が窪み部分（９０）の中にある窪み部分（９０）を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
軸受シュー（８８）が、それぞれ、収縮位置にある場合にリングの外側表面（１００）と同一平面である半径方向外側表面（９８）を有することを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のタイプの少なくとも１つの中心合わせ装置を含むことを特徴とする、航空機ターボジェット等のターボ機械（１０）。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１７４５２８（Ｐ２００９−１７４５２８Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−７２５３（Ｐ２００９−７２５３）
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７２５３（Ｐ２００９−７２５３）
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
【Ｆターム（参考）】
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