JP4005158B2 - 関節型ヘリコプタロータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヘリコプタのロータに関し、特に、各ブレードが、ロータの中心ハブに関節式に連結されたフォーク部材により前記中心ハブに連結されている関節型ロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した形式の関節型ロータでは、各ブレードが、ハブに対して関節継手を中心として、揚力のためにハブの平面に対して垂直な平面内で鉛直に、かつ、慣性と空気抵抗のためにハブの平面内で水平に揺動する。
【０００３】
上述の形式の周知のロータは、例えば米国特許第４８０８０７５号に開示されているように、通常、ロータの角速度が所定の値よりも低いときに鉛直および水平方向の揺動角度を相対的な制限値以内に維持するために、多数の制限装置が設けられている。
【０００４】
上記装置の各々は、通常、前記フォーク部材またはハブに取着され遠心力により正常なアイドル位置と作動位置との間で動作可能なロッカーアームを具備している。アイドル位置において、前記ロッカーアームはハブまたはフォーク部材の停止面に係合して揺動が制限され、前記作動位置において、ブレードは自由に揺動可能となる。
【０００５】
鉛直方向の揺動を制限する装置、すなわち、前記ハブの平面に対して垂直な平面内の揺動を制限するための装置に関して、ロッカーアームおよび停止面の軌跡が一致して、ハブに対して各フォーク部材のピッチ変更回転に確実に追従するように、米国特許第４８０８０７５号によれば、ロッカーアームまたは停止面を伝達部材によりハブに角度以て設けられた回転支持要素により各フォーク部材に連結し、かつ、ハブに対して実質的に半径方向に延びる軸線を中心として回転するようにフォーク部材に取着している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した一般的に効果的な周知の制限装置は、ブレードを連結部材により前記フォークに、該フォークに対して直角方向に折り曲げられるように連結する場合に問題がある。この欠点は、ブレードの長さに比例して更に悪化する。すなわち、ブレードを折り畳んだときおよびその後、ブレードの重量およびブレードに作用する他の応力（例えば突風）によるによる歪みが、回転支持部を夫々のフォークに対して動作不能とし、そして、前記回転支持要素を前記ハブに連結する伝達装置を損傷する。
【０００７】
更に、既述した形式の周知の制限装置は、ブレードの全ての方向の動作ではなく、鉛直平面内のみの動作を制限し、ブレードの水平面内の動作を制限するための装置にさらに連結しなければならない。
【０００８】
本発明の目的は、ロータの角速度が所定値より低くなったときに、各ブレードの全ての方向の揺動を相対的に制限された値以内に維持する信頼性の高い揺動制限装置を備えたロータを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中心ハブと、各々が前記ハブから実質的に半径方向に延び、かつ、関節式に該ハブに連結された複数のブレードと、前記ハブに対する前記ブレードの揺動を制限するための制限装置とを具備する関節型ヘリコプタロータであって、前記制限装置が、前記ブレードの各々のために、前記ハブに対して前記実質的半径方向に延びる遠心ピン装置であって、前記実質的半径方向において互いに対面する着座部とピン部とを具備する遠心ピン装置を具備して成り、前記２つの部は互いに係合位置へ、および、係合位置から相対的に移動可能に構成されており、係合位置において、それらが前記ブレードの各々の前記ハブに対して横への動作を所定値以内に制限し、前記制限装置が、前記２つの部を前記係合位置に付勢するための弾性手段を更に具備して成る関節型ヘリコプタロータにおいて、前記ピン部が、所定の横断方向寸法を有する実質的に前記半径方向に延設された突起を具備しており、前記着座部が、前記半径方向に前記突起に対面する凹面を有し前記突起の横断方向寸法よりも大きな横断方向寸法を有する凹部を具備し、前記凹部の頂部には、前記突起の対応部分の横断方向寸法と概ね等しく、かつ、該寸法よりも小さくない横断方向寸法を有した溝が形成されており、ロータが静止している間、関連するブレード（４）がハブの平面内での揺動が防止され、かつ、前記ハブの平面に直交する鉛直面内では防止されずに、前記ブレード（４）によって前記ハブ（２）に伝達される応力が低減されるようしたことを特徴とした関節型ヘリコプタロータを要旨とする。
【００１１】
好ましくは、前記２つの部の１つが、前記半径方向に関して他方の外側に配設されており、前記外側の部が弾性手段を備えており、かつ、該弾性手段に対抗して、前記係合位置から前記半径方向に、前記ブレードが前記ハブに関してあらゆる方向への揺動が可能となる解除位置へ、移動可能に設けられている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、ヘリコプタの主ロータ１は環状のハブ２を具備している。ハブ２は軸線３を中心として回転するようにヘリコプタ（図示せず）の駆動軸（図示せず）の頂端部に取着されている。
【００１３】
ロータ１は、また、複数のブレード４（１つのみ図示されている）を具備している。ブレード４は、ハブ２から実質的に半径方向４ａに外方に延びており、各々の連結装置５によりハブ２に連結されている。
【００１４】
ハブ２は、実質的に米国特許第４８０８０７５号に開示された形式のハブであり、本明細書と一体のものとして同特許を参照するが、好ましくは金属により形成され前記駆動軸に取着された環状の本体６と、好ましくは金属により形成され複数のスポーク８により本体６の外周部６に連結された外フレーム７とを具備している。スポーク８は、外フレーム７に、一連の架橋体９を有している。架橋体９の各々は本体６および隣接したスポーク８の各対とともに各環状構造体１０を形成している。環状構造体１０の各々は連結装置５の各々によりブレード４の各々に連結されている。
【００１５】
連結装置５の各々は、実質的にＵ字形状のフォーク部材１１を具備している。フォーク部材１１はその空所を本体６に向けて設けられている。フォーク部材１１はまた上腕１２と下腕１３とを有している。上腕１２と上腕１３は、本体６に対して外側の端部分で基部材１４により連結されている。基部材１４は重畳フォーク１６、１７を形成する凹部１５を有している。重畳フォーク１６、１７は本体６に対して矢印４ａで示す半径方向外側に面しており、軸線３に実質的に平行な２つの貫通孔１８（１つのみ図示する）が形成されている。２つの貫通孔１８は、軸線３から等距離に横並びに配置されており、一方の重畳フォーク１６または１７に形成された貫通孔は他方の重畳フォーク１７または１６に形成された貫通孔と、各々の中心軸が一致するように設けられている。
【００１６】
また、連結部材５の各々は取付部材１９を具備している。取付部材１９は、反対向きに一体的に設けられたフォーク２０、２１を有している。その空所を外側に向けたフォーク２０は、ブレード４の基端部を受承している。ブレード４の基端部は、軸線３に実質的に平行な２つのピン（一方のみ図示されている）によりフォーク２０の腕部に連結されている。その空所を本体６に向けたフォーク２１は、２つの腕２３を具備しており、腕２３の各々は重畳フォーク１６、１７の各々に回転自在かつ軸線方向に摺動自在に係合しており、かつ、貫通孔１８の中心軸と一致する中心軸を有する一対の孔２４を有している。
【００１７】
重畳フォーク１６、１７の２対の貫通孔１８および上記孔２４により２つの孔２５（図１には一方のみ図示されている）が形成される。２つの孔２５は、各々の中心軸２６が軸線３と実質的に平行であり、かつ、軸線３から等距離に横並びに配設されている。取付部材１９を周知の方法にてフォーク１１の基部材１４に連結するために、上記２つの孔２５には周知の方法にて動力装置２７が配設されている。動力装置２７を作動させると、取付部材１９およびブレード４が実質的に水平面内で直角に折り畳まれる。動力装置２７は周知のモータ２８を具備している。モータ２８は、基部材１４の凹部１５内に支持、固定されており、一方の孔２５の両端部と係合する２つの出力軸２９を有している。ブレード４は、軸線２６を中心として直角に折り畳まれる。また、出力２９の各々は孔２４に嵌合している。動力装置２７は、また、他の孔２５を貫通するように嵌め込まれた抜去可能なピン（図示せず）を具備している。
【００１８】
取付部材１９および動力装置２７は、周知の方法にて、ブレード４をヘリコプタの胴体（図示せず）に沿って折り畳み、例えば、船舶に搭載する場合などコンパクトに格納することが可能となる。
【００１９】
連結装置５は壁部材３０により架橋体９に連結されている。壁部材３０は環状構造体１０の中心開口部を貫通し、２本の貫通するピン（一方のみ図示されている）により上腕１２と下腕１３に連結されている。
【００２０】
壁部材３０は、周知の手段（図示せず）によりピッチ変更装置（図示せず）に連結され、軸線３に対して実質的に半径方向に延びる、ボールジョイント３３を収納する中心孔３２を有している。ボールジョイント３３のボール３４はハブ２から外方へ延びる連結棒３５の先端に取着されている。連結棒３５は他方端部にフランジ３６を有している。フランジ３６は、ハブ２の本体６の外周部に連結されている。
【００２１】
基部材１４に面した壁部材３０の表面は、エラストメリックベアリング３８の内側シュー３７に当接している。エラストメリックベアリングの外側シュー３９は、その上下端部においてネジ４０によりＵ字状のブラケット４２の２つの腕４１の先端に連結されている。２つの腕４１は基部４３により連結されている。ブラケット４２は、その空所を軸線３に向け、かつ、その基部４３を架橋体９の外面に連結させるようにして、架橋体９に取着されている。架橋体９の各々とフォーク１１の間には、ハブ２が相対的に低回転するとき、または、停止しているときに、ブレード４のハブ２に対する横方向の揺動を制限する制限装置４４が配設されている。
【００２２】
制限装置４４は遠心ピン装置４５を具備している。遠心ピン装置４５は、ブラケット４２の基部４３と、フォーク１１内に配設された壁部材４６との間に配設されている。壁部材４６は腕１２、１３および方向４ａに対して実質的に直角に配設されており、両端部に腕１２、１３の表面に連結するためのフランジ４７を有している。壁部材４６は、２つの孔２５の各々の軸線２６により形成される平面と実質的に平行な平面内に配設され、かつ、中心孔４８が形成されている。
【００２３】
図１に示す実施形態では、図２、３により明らかに図示するように、遠心ピン装置４５（４５ａで指示されている）は、ハブ２に対して固定位置に設けられた着座部４９と、ハブ２に対して係合位置と、中間位置と、解除位置との間で移動できるように設けられたピン部またはピン集成体５０とを具備している。係合位置と、中間位置と、解除位置の各位置において、ピン集成体は着座部４９と係合し、部分的に係合し、そして着座部４９との係合が解除される。
【００２４】
図４に示す実施形態では、図５、６に明らかに図示するように、遠心ピン装置４５（４５ｂで指示されている）は、ハブ２に対して固定位置に設けられたピン部またはピン集成体５１と、ハブ２に対して係合位置と、中間位置と、解除位置との間で移動できるように設けられた着座部５２とを具備している。係合位置と、中間位置と、解除位置の各位置において、着座部５２はピン集成体５１と係合し、部分的に係合し、そしてピン集成体５２との係合が解除される。
【００２５】
図２に詳細に図示するように、遠心ピン装置４５ａの着座部４９はブラケット４２の基部３４に形成されており、円筒状の凹部５３を有している。凹部５３は壁部材４６に対面しており、かつ、その中心軸線５４がハブ２の実質的に半径方向に延びている。基部４３に形成された凹部５３の底面には更に円筒形状の凹部５５が形成されており、該凹部５５の中心軸線５６は、前記中心軸線５４の下側に実質的に平行に延びている。制限装置４４のピン集成体５０は、壁部材４６に形成された貫通孔４８と同軸に挿嵌された円筒状のジャケット５７と、ジャケット５７に軸方向に摺動自在に挿嵌された円筒状のスリーブ５９に形成されたピン５８とを具備している。スリーブ５９は一方の端部に中空ヘッド６０が形成されている。中空ヘッド６０は凹部５３の内径よりも小さな直径を有し、かつ、厚さ、すなわち、凹部５５の内側面と、凹部５３の内側面との間の最少距離と実質的に等しく、かつ、この最少距離よりも小さい厚さを有している。中空ヘッド６０は、スリーブ５９の内側端部に設けられた壁部６１からブラケット４２へ向けて延びている。スリーブ５９において壁部６１の反対側には環状のフランジ６２が設けられている。環状フランジ６２は、ジャケット５７の対応する端部にバネ６３により付勢されている。バネ６３はスリーブ５９と同心に配設され、かつ、壁部６１とカップ状のカバー６４との間で圧縮されている。カバー６４は、ブレード４に対面するスリーブ５９の端部を閉鎖するために、壁部材４６においてブラケット４２が対面する面とは反対側の面に取り付けられている。ヘッド６０は、バネ６３に対抗して係合位置から解除位置へ移動することができる。係合位置において、ヘッド６３は凹部５３と係合し、解除位置においてヘッド６０は凹部５３から完全に離脱する。
【００２６】
遠心ピン装置４５ａのピン集成体５０は、更に、ピン６５と中空の棒部６７とを具備している。ピン６５は、ヘッド６０と同じ長さのヘッド６６を有し、ヘッド６０内に摺動自在に挿嵌されている。中空の棒部６７は、壁部６１を貫通する軸方向の孔６８と摺動自在に係合し、かつ、中空のスペーサ６９が装着されている。中空の棒部６６にはバネ７０が配設されており、ヘッド６６とカバー６４との間で圧縮されている。スペーサ６９は、壁部６１においてブレード４に対面する面と共働して、バネ７０に対抗するヘッド６６の突出位置から後退位置への移動行程を制限する。突出位置において、ヘッド６６は凹部５５の深さと実質的に等しく、かつ、同深さより大きくない距離を以てヘッド６０から外に出ている。後退位置において、ヘッド６６は完全にヘッド６０内に収納され、壁部６１に当接している。ヘッド６６は、凹部５５の内径と実質的に等しく、かつ、同内径よりも大きくない直径を有している。バネ７０はバネ６３よりもバネ剛性が低い。
【００２７】
実際の使用に際して、ハブ２が所定の角速度よりも高い場合には、ピン５８、６５に作用する遠心力は、バネ６３、７０の弾性力よりも大きく、ピン５８は解除位置にあって、ヘッド６０は凹部５３から完全に抜き出され後退位置にあり、ヘッド６６がヘッド６０に完全に収納されている。
【００２８】
ピン５８、６５が解除または後退位置にあるとき、ブレード４は、ジョイント３３およびベアリング３８に対抗して、ハブ２に関して全ての方向に自由に揺動することが可能となる。
【００２９】
ハブ２の角速度が所定の値よりも小さくなると、バネ６３によりピン５８が凹部５３と係合する突出位置へ付勢され、ヘッド６０が凹部５３内部に横断方向に移動し、ブレード４のハブ２に対して横での揺動を著しく制限する。更に、ピン６５に作用する遠心力がバネ７０によるスラスト力より小さくなっても、ヘッド６６が、凹部５３の底面に当接することによりヘッド６０から外れることが防止される。ロータ１が静止している間のみ、ヘッド６０は凹部５３の側面の最も低い位置に載置され、ヘッド６６と凹部５５が一直線上に並んでヘッド６６が凹部５５内へ突出位置に移動することが可能となり、関節型ロータ１がセミリジッド型ロータに変換される。実際、遠心ピン装置４５ａが休止していると、ブレード４は、ベアリング３８により、その軸線を中心とする回転を除いてハブ２に対して自由に動作することができなくなる。
【００３０】
従って、遠心ピン装置４５ａは、それのみで、最大の信頼性を以て、ブレード４が該ブレードに対して直角なあらゆる方向にハブ２に関して揺動することを防止するのみではなく、あらゆる天候条件において、ブレード４を安全に折り畳むのに十分な剛性を与える。
【００３１】
図４、特に図５に示す実施形態によれば、遠心ピン装置４５ｂのピン集成体５１はブラケット４２の基部４３に形成されており突起７１を具備している。突起７１は、基部４３からブレード４の方向に延びており、ハブ２に関して実質的に半径方向の中心軸線７２を有している。制限装置５２の着座部５２は、壁部材４６に形成された貫通孔４８に同心に挿嵌された円筒形状のジャケット７３と、ジャケット７３を貫通するように同心状に摺動自在に挿嵌された円筒スリーブ７４とを具備している。スリーブ７４は内側の中間壁７５を有している。中間壁７５によりスリーブ７４は２つの凹部７６、７７が区画形成される。突起７１に対面する凹部７６は円筒面７８により形成される（図６）。円筒面７８は突起７１よりも大きな直径を有し、頂部に、突起７１の直径と実質的に等しく、かつ、同直径よりも小さくない直径を有する溝７９が形成されている。スリーブ７４には、ブラケット４２に対面する端部に環状のフランジ８０と、反対側の端部に保持リング８１とが形成されている。保持リング８１は、バネ８２によりジャケット７３の対応する端部に付勢されている。バネ８２は凹部７７に収納されており、中間壁７５とカップ状のカバー８３との間において圧縮されている。カバー８３は、スリーブ７４のブレード４に対面する端部を閉鎖するために、ブラケット４２が対面する壁部材４６の面とは反対の面に取着さている。スリーブ７４は、バネ８２に対抗して係合位置から解除位置へ移動可能に設けられている。係合位置において、凹部７６が突起７２を収納し、かつ、保持リング８１がジャケット７３の関連する端部と接触している。解除位置において、突起７１は凹部７６から完全に外に出ている。
【００３２】
着座部５２には、また、カウンタウエイト８４が設けられている。カウンタウエイト８４は、その個数を変えることが可能であり、中間壁７５から凹部７７内に延設されたネジ付きの棒部材８５に取り付けられている。カウンタウエイト８４は、ハブ２の所定の各則においてスリーブ７４に作用する遠心力を調整するために、ナット８６により棒部材８５に固定されている。
【００３３】
遠心ピン装置４５ｂは遠心ピン装置４５ａと実質的に同じ作用をなすので、詳細な説明は省略する。２つの制限装置の実質的な違いは、遠心ピン装置４５ａでは、ロータ１が静止している間、ブレード４のハブ２に対して横での揺動が防止されるのに対して、装置４５ｂでは、ブレード４のハブ２の平面内の揺動が防止されるが、ハブ２の平面に対して直交する鉛直平面内の相対的に小さな揺動は許容される点である。これにより、ロータ１が静止している間、ブレード４により架橋体９およびハブ２に伝達される応力が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるロータの第１の実施形態の略示軸方向断面図である。
【図２】図１の一部を拡大して詳細に示す断面図である。
【図３】図２の詳細正面図である。
【図４】本発明によるロータの第２の実施形態の略示軸方向断面図である。
【図５】図４の一部を拡大して詳細に示す断面図である。
【図６】図５の矢視VI-VI に沿う断面図である。
【符号の説明】
２…ハブ
４…ブレード
４ａ…半径方向
４４…制限装置
４９…着座部
５０…ピン集成体
５１…ピン集成体
５２…着座部

Claims (6)

1. 中心ハブ（２）と、
   各々が前記ハブ（２）から実質的に半径方向（４ａ）に延び、かつ、関節式に該ハブに連結された複数のブレード（４）と、
   前記ハブ（２）に対する前記ブレード（４）の揺動を制限するための制限装置（４４）とを具備する関節型ヘリコプタロータであって、
   前記制限装置（４４）が、前記ブレード（４）の各々のために、前記ハブ（２）に対して前記実質的半径方向（４ａ）に延びる遠心ピン装置（４５）であって、前記実質的半径方向（４ａ）において互いに対面する着座部（５２）とピン部（５１）とを具備する遠心ピン装置（４５）を具備して成り、
   前記２つの部（５１、５２）は互いに係合位置へ、および、係合位置から相対的に移動可能に構成されており、係合位置において、それらが前記ブレード（４）の各々の前記ハブ（２）に対して横への動作を所定値以内に制限し、
   前記制限装置が、前記２つの部（５１、５２）を前記係合位置に付勢するための弾性手段（８２）を更に具備して成る関節型ヘリコプタロータにおいて、
   前記ピン部（５１）が、所定の横断方向寸法を有する実質的に前記半径方向（４ａ）に延設された突起（７１）を具備しており、
   前記着座部（５２）が、前記半径方向（４ａ）に前記突起（７１）に対面する凹面と、前記突起（７１）の横断方向寸法よりも大きな横断方向寸法とを有した凹部（７６）を具備し、
   前記凹部（７６）の頂部には、前記突起（７１）の対応部分の横断方向寸法と概ね等しく、かつ、該寸法よりも小さくない横断方向寸法を有した溝（７９）が形成されており、ロータが静止している間、関連するブレード（４）がハブの平面内での揺動が防止され、かつ、前記ハブの平面に直交する鉛直面内では防止されずに、前記ブレード（４）によって前記ハブ（２）に伝達される応力が低減されるようにしたことを特徴とした関節型ヘリコプタロータ。
2. 前記２つの部（５１、５２）の１つ（５２）が、前記半径方向（４ａ）に関して他方（５１）の外側に配設されており、前記外側の部（５２）が弾性手段（８２）を備えており、かつ、該弾性手段（８２）に対抗して、前記係合位置から前記半径方向に（４ａ）に、前記ブレード（４）が前記ハブ（２）に関してあらゆる方向への揺動が可能となる解除位置へ、移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の関節型ヘリコプタロータ。
3. 前記関節型ヘリコプタロータが、更に、前記ブレード（４）の各々のために、該ブレード（４）を前記ハブ（２）に連結するためのフォーク（１１）を具備しており、該フォーク（１１）が前記ハブ（２）に関して上下に配設された２つの腕（１２、１３）を具備し、前記制限装置（４４）の各々が前記２つの腕（１２、１３）の間に配設され、前記相対的に外側の部（５２）が、前記フォーク（１１）と一体に設けられて、前記他の部（５１）が内側に前記ハブ（２）と一体的に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の関節型ヘリコプタロータ。
4. 前記フォーク（１１）の各々が前記２つの腕の間において前記ブレード（４）に関して直角に設けられた壁部材（４６）を具備し、前記壁部材が前記外側部（５２）を支持することを特徴とする請求項３に記載の関節型ヘリコプタロータ。
5. 前記ピン部（５１）は前記ハブに一体的に設けられており、
   前記外側部が、前記壁部材（４６）を貫通させて実質的に前記半径方向（４ａ）に摺動自在に挿嵌された移動部材（７４）と、前記移動部材を前記突起部（７１）へ付勢するための前記弾性手段（８２）とを具備して成り、
   前記移動部材（７４）が、前記突起（７１）に対向した端部に前記凹部（７６）を有することを特徴とする請求項４に記載の関節型ヘリコプタロータ。
6. 前記移動部材（７４）が、前記突起（７１）に対向する端部から外側に広がる環状フランジ（８０）を有することを特徴とする請求項５に記載の関節型ヘリコプタロータ。

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