JP4247433B2

JP4247433B2 - ヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置、及びそれを備えたヘリコプターのローター

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Publication number: JP4247433B2
Application number: JP2003145907A
Authority: JP
Inventors: パトライスレヴァラード; シィエリージーグ
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: US6832894B2; US20040001754A1; FR2839945A1; DE60301758T2; ES2250849T3; EP1364873A1; ATE305882T1; EP1364873B1; FR2839945B1; JP2003341598A; DE60301758D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘリコプターのブレードをローターハブに接続するフレキシブル翼桁と、上記ブレードのピッチを制御するトルクチューブとの間に介装されるボール及びダンパー結合装置、及びそれを備えたヘリコプターのローターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第４２４４６７７号明細書（特許文献１）及び欧州特許第０４５１０８４号明細書（特許文献２）（ユナイテッド・テクノロジーズ・コーポレーション）には、フレキシブル翼桁の平坦部を上下２方向から挟むように設けられた２つの独立したモジュールからなる結合装置が開示されている。該結合装置を構成する各モジュールは、積層ダンパー及び積層ボールを含んで構成されている。積層ダンパーは、金属層とエラストマー層とが交互に配設された積層を含み、その積層は、ダンパーの外側端部（即ちフレキシブル翼桁に対して反対側の端部）と内側端部（即ちフレキシブル翼桁側の端部）との間に広がっている。積層ダンパーは、その外側端部に組立用の外側結合エレメントを有しており、そこでピッチ制御用のトルクチューブに接続されている。また、積層ダンパーは、その内側端部で、上記モジュールに含まれる積層ボールの外側端部（即ちフレキシブル翼桁に対して反対側）に固定されている。積層ボールは、その内側端部（即ちフレキシブル翼桁側）に内側結合エレメントを有しており、そこでフレキシブル翼桁に固定されている。
【０００３】
このような結合装置（「スナッバー」としても参照される）は、ボールベアリングを有さない（「ベアリングレスメインローター」又はＢＭＲとして知られる）ローターハブのフレキシブル翼桁で使用され、ローターの構成要素（ブレード／フレキシブル翼桁／ピッチ制御用トルクチューブ）を位置決めし、そして、ブレードの自然振動モードに減衰を与える働きをする。
【０００４】
ＢＭＲ型ローターハブは、ブレードをローターハブに接続するフレキシブル翼桁の構造、即ち、上記ハブ周囲を回転するローターによって加えられる遠心力によって張られる、一般的には複合材料のストリップを構成要素とする。トルクチューブは、ブレードの基部に固定されて翼桁を取り囲み、ブレード及び翼桁に共通する主軸回りにひねりを加える働きをする。この「ピッチ」制御によって、ヘリコプターの制御が可能となる。
【０００５】
このピッチ制御、及びブレードと取り巻く空気との航空力学的相互作用、またローター組立部材とヘリコプター構造との相互作用の結果として引き起こされる力及び変位が与えられると、以下のことが必要となる。
【０００６】
−翼桁に対するトルクチューブのポジショニング（センタリング）を維持すること。これは本質的にブレードのフラッピングに起因する圧縮応力を吸収する（take up）働きをする接合点（abutment）又は「スナッバー」の機能である。
【０００７】
−トルクチューブと翼桁とを、それらの共通軸回りでの回転という点に関して分断すること。ピッチの制御でひねりを課すと、システムの構成（geometry）に起因して、トルクチューブと翼桁との間で大きく異なる量のひねりが発生する。したがって、結合装置は、このひねりの差に適応しなければならない。そして、−ブレードの回転に関連するブレードでの航空力学的流体抵抗に起因する並進時の変位に適応すること。流体抵抗により、上述したフラッピング時の加振平面に垂直なローターの略平面内の方向に、交互に発生する剪断応力が加えられる。
【０００８】
上述した特許文献１及び特許文献２には、２つのモジュールでそれ自身が構成された結合装置（「スナッバー」）であって、各モジュールが球面状部と平面状部とで構成された積層を含んで構成されており、各部は異なる材料からなり、総じて上記の３つの機能を満足することができるようになっている。
【０００９】
積層構造により、圧縮応力又は「フラッピング」の力に耐えることができる。また、球面状の形状により、回転可能な分断を伴うシステムが可能となる。平面状部は、航空力学的流体抵抗に関連する並進運動に適応する働きをする。
【００１０】
これらのボール及びダンパー結合モジュールは、反対向きに対をなして設けられており、ローターの各ブレードを取り付け、そして動作させるための組立部材をそれぞれ形成している。
【００１１】
【特許文献１】
米国特許第４２４４６７７号明細書
【００１２】
【特許文献２】
欧州特許第０４５１０８４号明細書（特許第２９１１６３０号公報）
【００１３】
【特許文献３】
米国特許第５２２８８３４号明細書
【００１４】
【特許文献４】
米国特許第６１１３３５２号明細書
【００１５】
【非特許文献１】
パンダ・ビー（PANDA B）他著，「コマンシュベアリンレスローターの相関分析試験用空力弾性安定翼孔（AEROELASTIC STABILITY WIND TUNNEL TESTING WITH ANALYTICAL CORRELATION OF THE COMANCHE BEARINLESS MAIN ROTOR）」，（米国），第４２巻第３号、ジャーナル・オブ・アメリカン・ヘリコプター・ソサイエティ（JOURNAL OF AMERICAN HELICOPTER SOCIETY），１９９７年７月１日，ｐ．２０７〜２１７(ｐ．２０８、第２欄第９〜２４行、及び図１)
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１では、本質的に、外部から適用される圧縮応力（prestress）のための手段が記載されている。この圧縮応力は、それぞれ、平面状の積層ダンパー及び球面状の積層ボールからなる２つのモジュールの両方に同時に加えられ、どの結合エレメントの構造においても引っ張り力（traction stress）がなく、それによって寿命を延ばすことが保証される。しかしながら、圧縮応力（prestress）が平面状の積層ダンパー及び球面状の積層ボールの両方において同様に存在することが観測されている。
【００１７】
発明者等は、上述のようなボール及びダンパー結合構造は、ローター及び結合スナッバー自体の最適な機能を阻害する２つの基本的な問題をもたらすことを見いだした。
−積層ダンパーを構成するユニットが一般的に柔軟性を有するため、結合装置の結合部分を構成するユニットの球面状部によって提供される翼桁の回転とトルクチューブの回転との分断が不十分であること。
【００１８】
―加えられる負荷と変位との組み合わせが、それらの負荷及び変位の互いの相互作用、及びそれらの様々な軸回りにおける結合装置（スナッバー）の結合エレメントの特有の柔軟性との相互作用を考慮しなければ算出できないこと。
【００１９】
このことは、トルクチューブの瞬間的な回転中心は、加えられた変位と負荷との組み合わせに依存し、構築された結合装置（スナッバー）の結合部分を構成するユニットの幾何学的中心にも、スリーブの対称の主軸にも位置しないことを意味する。そして、柔軟性の結果として生じる負荷の組み合わせは複雑となり、それは結合装置（スナッバー）の結合エレメント構造を有する個々の実施形態に依存する。
【００２０】
上記の結果として、上述した問題の少なくとも一つを改善して、このようなボール及びダンパー結合装置の寿命を延ばす必要が生じてくる。
【００２１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、結合装置のデザインを大きく変更することなく、変位と力とを組み合わせた結果として発生する引っ張り力（traction stress）に有意な改良を達成することができ、それによって結合装置の寿命を大きく延ばすことができるヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置、及びそれを備えたヘリコプターのローターを提供することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特に、航空力学的流体抵抗モードにおける剪断応力が存在する下、球面状部と平面状部とを内部連結する２つの中間遷移プレートが平行を保持しないという事実を認識することを、基礎としている。
【００２３】
発明者等は本発明の基となるこの考えから、２つのモジュールの間を、それらの平面状ダンパーと球面状ボールとの境界面を介して接続し、この接続を強化又は固定することを見いだした。
したがって、本発明に係るボール及びダンパー結合装置は、ヘリコプターのブレードをローターハブに接続するフレキシブル翼桁と、前記ブレードのピッチを制御するトルクチューブとの間に介装されるボール及びダンパー結合装置であって、各々が断片的な球面状の積層ボール及び該積層ボールの外側端部に接続された平面状の積層ダンパーを備え、各々の前記積層ボールの内側が対向するように配設された２つの独立したモジュールを含み、前記積層ダンパーが、その外側端部に前記トルクチューブに接続する外側結合エレメントを有し、前記積層ボールが、その内側端部に前記フレキシブル翼桁に接続する内側結合エレメントを有し、金属層とエラストマー層との積層を含んで構成されており、前記モジュールの一方における前記積層ボールの外側端部と、前記モジュールの他方における前記積層ボールの外側端部との間を補強して接続する少なくとも１つの接続エレメントを備えていることを特徴とする。平面状の積層ダンパー結合装置の減衰作用は、ゴムや内部油圧装置による従来の手法で提供される。
【００２４】
ここで、前記積層ダンパーは、前記積層ボールの外側端部に中間結合エレメントを介して接続されていることが望ましい。例えば、前記積層ダンパーの内側端部と前記積層ボールの外側端部との間を接続する少なくとも１つの中間遷移プレートを備えるとよい。そして、前記接続エレメントが、前記モジュールの一方における前記中間結合エレメントと、前記モジュールの他方における前記中間結合エレメントとの間を補強して接続することが望ましい。
【００２５】
また、第１の変形態様として、前記接続エレメントが、両方の前記積層ボールを取り囲み、前記２つの独立したモジュールの前記積層ダンパーと前記積層ボールとの間を接続するチューブとなり得る。
【００２６】
また、第２の変形態様として、前記接続エレメントが、前記２つの独立したモジュールのうち、一方の前記積層ダンパーと前記積層ボールとの間を接続する開いたチューブであり、該開いたチューブは、開いた端部で他方のモジュールの前記積層ボールの外側端部に固定されていてもよい。
【００２７】
また、他の変形態様として、前記接続エレメントが、前記２つの積層ボールの対向する外側端部を接続する部品となり得る。また、接続エレメントは、曲面状であり、凹面側が前記積層ボールに向けられていることが望ましい。これによりフレキシブル翼桁の側を回ることができる。
【００２８】
また、他の変形態様として、前記接続エレメントが、支柱を含んで構成されていてもよい。
【００２９】
また、好ましい変形態様として、各々が、前記積層ダンパーの内側端部と前記積層ボールの外側端部との間を接続する一対の接続用エレメントを備え、該接続用エレメントのそれぞれが、前記接続用部位において組み合わせられて前記接続エレメントを形成していてもよい。前記一対の接続用エレメントは、各々が、前記積層ダンパーの内側端部と前記積層ボールの外側端部との間を接続する中間結合エレメントと接続用部位とを備えていることが望ましい。
【００３０】
また、前記接続エレメントは、前記積層ボールに適合する型で形成され得る。
【００３１】
また、前記接続エレメントが、結合装置がフレキシブル翼桁とトルクチューブとの間に組立られた後に、第１の大きさの圧縮応力が前記積層ボールに適用される方法で寸法決め（dimensioning）されていることが望ましい。
【００３２】
また、ピッチ制御用の前記トルクチューブ（２）に組み立てるための前記外側結合エレメントが、結合装置の組立後に、第２の大きさの圧縮応力が前記積層ダンパーに適用される方法で寸法決め（dimensioning）されていることが望ましい。
【００３３】
前記第１の大きさの圧縮応力及び第２の大きさの圧縮応力が異なる値となり得る。これにより、結合装置の各構成要素（積層ダンパー及び積層ボール）を最適な方法で選択することができる。
【００３４】
本発明に係るヘリコプターのローターは、上記のボール及びダンパー結合装置の少なくとも一つが、前記フレキシブル翼桁と、ピッチ制御のための前記トルクチューブとの間に介装されていることを特徴とする。このような組立は、少なくとも１つの結合装置が、前記積層ボールに第１の大きさの圧縮応力と共に配設されて、及び／又は少なくとも１つの結合装置が、前記積層ダンパーに第２の大きさの圧縮応力と共に配設されてなされ得る。ここで、前記第１の大きさの圧縮応力及び第２の大きさの圧縮応力が異なる値であることが望ましい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明をする。
【００３６】
図１は、本発明の第１実施形態に係るボール及びダンパー結合装置の断面図である。図６及び図７は、本発明の実施形態に係るボール及びダンパー結合装置の動作を概略的に説明するための断面図である。
【００３７】
図示のように、ローターハブには、ヘリコプターのブレードを制御するために、該ブレードをローターハブに接続する、一般的には複合材料のフレキシブル翼桁１と、翼桁１を取り囲むトルクチューブ２とが取り付けられている。トルクチューブ２の外周の接続部５２に接続され、方向Ｆに移動可能なピッチアクチュエータエレメント５１の動作の下、トルクチューブ２は、ブレードのピッチを制御するようになっており、それによりヘリコプターが制御可能となっている。
【００３８】
本発明の実施の形態に係るボール及びダンパー結合装置は、翼桁１とトルクチューブ２との間に介装され、翼桁１の両側に設けられた２つのモジュールを含んで構成されている。各モジュールは、連続した断片的な球面状の積層ボール６、６’、及び積層ボール６、６’の外側端部に接続された平面状の積層ダンパー７、７’を備えており、２つのモジュールは、各々の積層ボール６、６’の内側が翼桁１を挟んで対向するように配設されている。積層ボール６、６’は、内側結合エレメントとなるボール内側プレート８、８’を介して翼桁１に固定されており、そこには、各積層ボール６、６’を構成する円柱状又は半球面状の金属層とエラストマー層との積層構造の最内部層に対応した曲線状のアウトライン８１、８１’が示されている。
【００３９】
積層ボール６、６’の外側端部には、中間結合エレメントとなるボール外側プレート９、９’及びダンパー内側プレート１５、１５’が設けられており、ボール外側プレート９、９’は、平面状の積層ダンパー７、７’側に設けられたダンパー内側プレート１５、１５’にネジ３２で固定されている。そして、平面状の積層ダンパー７、７’の外側端部には、外側結合エレメントとなるダンパー外側プレート１０、１０’が設けられており、その中央部１１、１１’は積層の積み重ね部に対応し、積層ダンパー７、７’は、中央部１１、１１’両側の延長部分１２、１２’の間に位置している。ダンパー外側プレート１０、１０’は、ネジ１４、１４’によってトルクチューブ２の端部２１に固定可能となっている。
【００４０】
本実施形態においては、上記モジュールの一方における積層ボール６と積層ダンパー７との間の共通平面を形成するボール外側プレート９又はダンパー内側プレート１５は、接続エレメントとなる２つの中間構造３によって、上記モジュールの他方における積層ボール６’と積層ダンパー７’との間の共通平面を形成するボール外側プレート９’又は１５’に固定されている。即ち、接続エレメントの中間構造３は、２つの積層ボールの対向する外側端部を接続する部品となっている。このように両モジュールの中間結合エレメントの間を補強して接続する接続エレメントは、１又は複数備えることができる。
【００４１】
これにより、翼桁１で取り上げられ、翼桁１とトルクチューブ２との間で相対的並進（矢印Ｘ）（図６に連続線及び破線で示した２つの位置参照）を起こす、ブレードにおける流体抵抗Ｔによって発生した剪断運動（the action of shear）（図６参照）の下、上述の共通平面の間で並進は失われないこと（図６においてボール外側プレート９はθ₁だけ回転している）が保証される。ただし、詳細には、平面状の積層ダンパーが、このような回転を妨げるのに十分に硬く製造されていないことが前提となる。
【００４２】
また、これにより、ピッチ制御に起因して翼桁１とトルクチューブ２との間の角度θで相対的回転がなされている間においても、２つのボール外側プレート９、９’の間の剪断平面において非対称のオフセット（図７における矢印Ｘ’）が発生するのを避けることができる。
【００４３】
本発明の実施形態では、中間構造３が追加され、翼桁１を取り巻きトルクチューブ２の内側に適合した「結合リング」を形成している。そして、結合装置（スナッバー）は、球面状部（積層ボール６、６’）と平面部（積層ダンパー７、７’）との間を接続する中間結合エレメントとなる中間遷移プレート（ボール外側プレート９、９’）を備えており、結合装置の各モジュールに属する２つの中間遷移プレートは、それ自体が中間構造３によって相互に接続されている。
【００４４】
この構造は適切な形状であり、適切な材料（例えば、金属や繊維強化対称金属、或いはその「複合物」）で製造され、上述の中間遷移プレートの間が十分に固く結合される。
【００４５】
Ａ１）上述のように、このことが重要な差異をもたらし、２つの中間遷移プレートは略平行を保ち、ユニットとして同時に回転及び／又は並進されることが保証される。したがって、回転分断機能は、遙かに厳密な方法で提供される。結果として、変位と負荷とを組み合わせるのがより有利となる。注目すべきことに、平面状の積層ダンパー７、７’は、回転／屈曲において殆ど応力を受けないが、積層ボール６、６’は、並進において殆ど応力を受けない。
【００４６】
Ａ２）また、ボール及びダンパー結合装置を形成する２つのモジュール間の作用はよりよく分配される。これにより平面状のダンパーの操作も改善される。従来の技術に係る結合装置の構成では、回転及び並進は、結合装置のモジュールのうち１つで足し合わされるが、これら２つの主な応力は、翼桁の反対側に配設された他方のモジュールに引き取られる。このため、大きな量の不均衡動作が発生してしまうが、本発明においては、その大部分が適正化される。
【００４７】
さらに、結合装置（スナッバー）の組立品において、球面状の積層ボールの部分と平面状の積層ダンパーの部分とに異なる圧縮応力（prestress）を適用することができる。このことは、翼桁の中央部分、或いはトルクチューブ２の外側部分のいずれに結合装置を取り付ける際にも、ローターに結合装置（スナッバー）を組み立てる一般的な方法を阻害することなく行われ得る。各モジュールにおける平面状の積層ダンパーの部分と球面状の積層ボールの部分との間のこれらの異なる圧縮応力は、ダンパー外側プレート１０、１０’及び各結合エレメント又は接続エレメントの寸法決め（dimensioning）などで得られ、該圧縮応力によって、結合装置を、各部分で見られる負荷の組み合わせに対して、可能な限り精密に合わせることができる。
【００４８】
注目すべきことに、これは、結局、一方のモジュールには小さすぎ、他方のモジュールには大きすぎることとなり得る特許文献１（米国特許第４２４４６７７号明細書）でのような共通の平均値を適用する場合より、効果的である。
【００４９】
本発明に基づき結合を強化することにより、結合装置のデザインを大きく変更することなく、変位と力とを組み合わせた結果として発生する引っ張り力（traction stress）に有意な改良を達成することができ、それによって結合装置の寿命を大きく延ばすことができる。さらに、これにより、ブレードにおける入射応力及び抗力を分断し、翼桁１に対してトルクチューブ２のポジショニングをよりよくすることができる。
【００５０】
上記の図１に示した実施形態では、対向するボール外側プレート９、９’は、それぞれの端部９１、９１’の間がネジ３２で固定され、２つの接続エレメント３によって強化されている。これらの接続エレメントは、例えば、図１に示すような凹面側が翼桁１及び積層ボール６、６’に向けられた曲面状のプレートのように、図１の紙面に対して垂直な方向に連続したものであってもよいが、例えば、図５に示すような支柱３５のように連続していないものを含んで構成されていてもよい。
【００５１】
図２は、本発明の第２実施形態に係るボール及びダンパー結合装置の断面図である。翼桁１、トルクチューブ２、積層ボール６、６’、積層ダンパー７、７’、ボール内側プレート８、８’、及びダンパー外側プレート１０、１０’については、上述した実施形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００５２】
本実施形態では、積層ダンパー７、７’の内側端部と積層ボール６、６’の外側端部との間に、中間結合エレメントとなるボール外側プレート４９、４９’及びダンパー内側プレート１５、１５’が設けられており、ボール外側プレート４９、４９’は、平面状の積層ダンパー７、７’側に設けられたダンパー内側プレート１５、１５’にネジ３２で固定されている。
【００５３】
また各ボール外側プレート４９、４９’は、それぞれ延長部４１、４１’と連続しており、ボール外側プレート４９、４９’と延長部４１、４１’とを有する一対の接続用エレメント４、４’が形成されている。延長部４１、４１’にはつまみ状の接続用部位４２、４２’が設けられており、それらはネジ４５によって組み合わせられるようになっている。一対の接続用エレメント４、４’は、延長部４１、４１’でネジ４５によって機械的に連結され、接続構造４Ａを形成している。接続構造４Ａは、モジュールの一方における中間結合エレメントと、モジュールの他方における中間結合エレメントとの間を補強して接続する接続エレメントとなっている。上記のように構成された第２実施形態に係るボール及びダンパー結合装置においても、上述した第１実施形態に係るボール及びダンパー結合装置と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
また、接続エレメント（強化エレメント）は、例えば、ボール外側プレート４９、４９’や図１に示した中間遷移プレート９、９’のように連続的に積層ボールに適合する型で形成されていることが望ましい。このように形成されたエレメントは互いに固定されて強化される。
【００５５】
図３は、本発明の第３実施形態に係るボール及びダンパー結合装置の断面図である。翼桁１、トルクチューブ２、積層ボール６、６’、積層ダンパー７、７’、ボール内側プレート８、８’、及びダンパー外側プレート１０、１０’については、先の第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００５６】
本実施形態では、積層ボール６と積層ダンパー７との間、及び積層ボール６’と積層ダンパー７’との間に、中間結合エレメントとなるボール外側プレート９Ａ、９Ａ’、チューブ４０の平坦部４４、４４’、及びダンパー内側プレート１５、１５’が設けられている。平坦部４４、４４’は、平面状の積層ダンパー７、７’側に設けられたダンパー内側プレート１５、１５’に固定されている。
【００５７】
またチューブ４０は、平坦部４４、４４’の間に延長部４４ａ、４４ｂを備えており、両方の積層ボール６、６’を取り囲み、２つの独立したモジュールの積層ダンパー７、７’と積層ボール６、６’との間を接続する閉じたリング状となっている。各平坦部４４、４４’は、延長部４４ａ、４４ｂで機械的に連結されている。即ち、チューブ４０は、モジュールの一方における中間結合エレメントと、モジュールの他方における中間結合エレメントとの間を補強して接続する接続エレメントとなっている。上記のように構成された第３実施形態に係るボール及びダンパー結合装置においても、上述した第１実施形態に係るボール及びダンパー結合装置と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
図４は、本発明の第４実施形態に係るボール及びダンパー結合装置の断面図である。翼桁１、トルクチューブ２、積層ボール６、６’、積層ダンパー７、７’、ボール内側プレート８、８’、及びダンパー外側プレート１０、１０’については、先の第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００５９】
本実施形態では、積層ボール６と積層ダンパー７との間に中間結合エレメントとなるボール外側プレート９Ｂ、及びダンパー内側プレート１５が設けられており、積層ボール６’と積層ダンパー７’との間に中間結合エレメントとなるボール外側プレート９Ｂ’、チューブ４０Ａの平坦部４８、及びダンパー内側プレート１５’が設けられている。ボール外側プレート９Ｂは、平面状の積層ダンパー７側に設けられたダンパー内側プレート１５にネジ３２で固定されている。平坦部４８は、平面状の積層ダンパー７’側に設けられたダンパー内側プレート１５’に固定されている。
【００６０】
またチューブ４０Ａは、平坦部４８の両端に延長部４６ａ、４６ｂを備えており、一方の積層ダンパー７’と積層ボール６’との間を接続し、残りの外周部４６が所望の機械的相互接続をなす開いたリング状となっている。開いたチューブ４０Ａの端部４６ｃは、積層ボール６及び積層ダンパー７の間に配設された中間遷移プレート９Ｂの端部９１にネジ３２で固定されている。即ち、開いたチューブ４０Ａの開いた端部４６ｃで他方のモジュールの積層ボール６の外側端部にボール外側プレート９Ｂを介して固定されている。したがって、平坦部４８とボール外側プレート９Ｂとの間は、延長部４６ａ、４６ｂで機械的に連結されている。即ち、チューブ４０Ａは、モジュールの一方における中間結合エレメントと、モジュールの他方における中間結合エレメントとの間を補強して接続する接続エレメントとなっている。上記のように構成された第４実施形態に係るボール及びダンパー結合装置においても、上述した第１実施形態に係るボール及びダンパー結合装置と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に係るボール及びダンパー結合装置は、フレキシブル翼桁とトルクチューブとの間に介装され、各々が積層ボール及び積層ダンパーを備え、各々の前記積層ボールの内側が対向するように配設された２つの独立したモジュールを含み、前記積層ダンパーが、その外側端部に前記トルクチューブに接続する外側結合エレメントを有し、前記積層ボールが、その内側端部に前記フレキシブル翼桁に接続する内側結合エレメントを有し、金属層とエラストマー層との積層を含んで構成されており、前記モジュールの一方における前記中間結合エレメントと、前記モジュールの他方における前記中間結合エレメントとの間を補強して接続する少なくとも１つの接続エレメントを備えていることを特徴とする。
【００６２】
上記結合装置によれば、結合装置のデザインを大きく変更することなく、変位と力とを組み合わせた結果として発生する引っ張り力（traction stress）に有意な改良を達成することができ、それによって結合装置の寿命を大きく延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るボール及びダンパー結合装置の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るボール及びダンパー結合装置の断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るボール及びダンパー結合装置の断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るボール及びダンパー結合装置の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態において、接続エレメントが支柱を含んで構成されたボール及びダンパー結合装置の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係るボール及びダンパー結合装置の動作を概略的に説明するための断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るボール及びダンパー結合装置の動作を概略的に説明するための断面図である。
【符号の説明】
１フレキシブル翼桁
２トルクチューブ
３中間構造（接続エレメント）
６、６’ 積層ボール
７、７’ 積層ダンパー
８、８’ ボール内側プレート（内側結合エレメント）
９、９’ ボール外側プレート（中間結合エレメント）
１０、１０’ ダンパー外側プレート（外側結合エレメント）
１５、１５’ ダンパー内側プレート（中間結合エレメント）

Claims

ヘリコプターのブレードをローターハブに接続するフレキシブル翼桁（１）と、前記ブレードのピッチを制御するトルクチューブ（２）との間に介装されるボール及びダンパー結合装置であって、
各々が断片的な球面状の積層ボール（６、６’）及び該積層ボールの外側端部に接続された平面状の積層ダンパー（７、７’）を備え、各々の前記積層ボール（６、６’）の内側が対向するように配設された２つの独立したモジュールを含み、
前記積層ダンパー（７、７’）が、その外側端部に前記トルクチューブ（２）に接続する外側結合エレメント（１０、１０’）を有し、
前記積層ボール（６、６’）が、その内側端部に前記フレキシブル翼桁（１）に接続する内側結合エレメント（８、８’）を有し、金属層とエラストマー層との積層を含んで構成されており、
前記モジュールの一方における前記積層ボール（６）の両側外側端部（９、１５、４９、９Ａ、４４、９１）と、前記モジュールの他方における前記積層ボール（６’）の両側外側端部（９’、１５’、４９’、９Ａ’、４４’、４８）との間を補強して接続する少なくとも１つの接続エレメント（３、３５、４１、４１’、４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂ）を備えていることを特徴とするヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置。
前記積層ダンパー（７、７’）の内側端部と前記積層ボール（６、６’）の外側端部との間を接続する少なくとも１つの中間遷移プレート（９、９’、１５、１５’、４９、４９’、９Ａ、９Ａ’、４４、４４’、９１、４８）を備えていることを特徴とする請求項１記載のヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置。
前記接続エレメントが、両方の前記積層ボール（６、６’）を取り囲み、前記２つの独立したモジュールの前記積層ダンパー（７、７’）と前記積層ボール（６、６’）との間（４４、４４’）を接続するチューブ（４０）であることを特徴とする請求項１又は２記載のヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置。
前記接続エレメントが、前記２つの独立したモジュールのうち、一方の前記積層ダンパー（７’）と前記積層ボール（６’）との間（４８）を接続する開いたチューブ（４０Ａ）であり、該開いたチューブ（４０Ａ）は、開いた端部で他方のモジュールの前記積層ボール（６）の外側端部（９Ｂ、１５）に固定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置。
前記接続エレメントが、前記２つの積層ボール（６、６’）の対向する外側端部を接続する部品（３、３５）であることを特徴とする請求項１又は２記載のヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置。
前記接続エレメント（３）が、曲面状であり、凹面側が前記積層ボール（６、６’）に向けられていることを特徴とする請求項５記載のヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置。
前記接続エレメント（３５）が、支柱を含んで構成されていることを特徴とする請求項５記載のヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置。
各々が、前記積層ダンパー（７、７’）の内側端部と前記積層ボール（６、６’）の外側端部との間を接続する一対の接続用エレメント（４、４’）を備え、該接続用エレメント（４、４’）のそれぞれが、前記接続用部位（４２、４２’）において組み合わせられて前記接続エレメント（４Ａ）を形成していることを特徴とする請求項１記載のヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置。
前記接続エレメント（３、３５、４１、４１’、４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂ）が、前記積層ボール（６、６’）に適合する型で形成されていることを特徴とする請求項１記載のヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置。
前記接続エレメント（３、３５、４１、４１’、４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂ）が、結合装置の組立後に、第１の大きさの圧縮応力が前記積層ボール（６，６’）に付与されるように寸法決め（dimensioning）されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置。
ピッチ制御用の前記トルクチューブ（２）に組み立てるための前記外側結合エレメント（１０、１０’）が、結合装置の組立後に、第２の大きさの圧縮応力が前記積層ダンパー（７，７’）に付与されるように寸法決め（dimensioning）されていることを特徴とする請求項１０に記載のヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置。
前記第１の大きさの圧縮応力及び第２の大きさの圧縮応力が異なる値であることを特徴とする請求項１１記載のヘリコプターのローター用のボール及びダンパー結合装置。
請求項１〜１２のいずれかに記載のボール及びダンパー結合装置が、前記フレキシブル翼桁（１）と、ピッチ制御のための前記トルクチューブ（２）との間に介装されていることを特徴とするヘリコプターのローター。
少なくとも１つの結合装置が、前記積層ボール（６、６’）に第１の大きさの圧縮応力と共に配設されていることを特徴とする請求項１３記載のヘリコプターのローター。
少なくとも１つの結合装置が、前記積層ダンパー（７、７’）に第２の大きさの圧縮応力と共に配設されていることを特徴とする請求項１４記載のヘリコプターのローター。
前記第１の大きさの圧縮応力及び第２の大きさの圧縮応力が異なる値であることを特徴とする請求項１５記載のヘリコプターのローター。